EP2288874A2 - Verfahren zur bestimmung zumindest eines ersten internen parameters eines sensors - Google Patents

Verfahren zur bestimmung zumindest eines ersten internen parameters eines sensors

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EP2288874A2
EP2288874A2 EP09757488A EP09757488A EP2288874A2 EP 2288874 A2 EP2288874 A2 EP 2288874A2 EP 09757488 A EP09757488 A EP 09757488A EP 09757488 A EP09757488 A EP 09757488A EP 2288874 A2 EP2288874 A2 EP 2288874A2
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EP
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sensor
signal
offset
comparator
sensor element
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Ralf Klausen
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Wolfgang Fritz
Wolfgang Jöckel
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Continental Teves AG and Co OHG
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    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/489—Digital circuits therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for determining at least one first internal parameter of a sensor according to the preamble of claim 1, a sensor according to the preamble of claim 11 and the use of the sensor in motor vehicles.
  • Document DE 44 34 978 A1 describes an active sensor with a two-wire interface, which has a test mode for detecting a critical air gap length between sensor and encoder, it being possible to switch between the normal operating mode and this test mode by changing the operating voltage, by driving the sensor with a serial voltage bit pattern.
  • DE 102 03 483 A1 proposes a wheel speed sensor which can be operated in different modes or has different modes of data transmission, it being possible to switch between these operating modes by means of an external control by means of an additional input.
  • the invention has the object to provide a method for determining an internal parameter of an active sensor and an active sensor, with which in a relatively reliable and simple manner at least one first internal parameter of the sensor is determined in a special operating mode.
  • the invention is based on the idea of proposing a sensor and a method for determining at least one first internal parameter of a sensor, wherein the sensor has an electrical offset source.
  • an evaluation circuit is controlled directly or indirectly so that the first internal parameter of the sensor can be determined.
  • the sensor according to the invention and the method according to the invention have in particular the advantages that the at least first internal parameter of the sensor in a relatively simple manner in a built-in state of the sensor, for example as a wheel speed sensor in a motor vehicle, wherein the sensor is additionally encapsulated with a plastic housing in one Special mode or test mode can be calculated or calculated.
  • the signal amplitude of a sensor element difference signal or the sensor element difference signal can be determined, this internal parameter being used to calculate the installation position of the sensor, in particular with regard to the air gap length between the sensor and an associated encoder.
  • a signal offset of the sensor element or an offset of a measuring bridge of the sensor element in be determined relatively simple way.
  • a sensor element is preferably understood to mean a magnetic field sensor element which functions on the basis of the Hall effect or one of the various magnetoresistive effects, in particular of the anisotropic magnetoresistive effect.
  • the sensor element expediently comprises a full bridge of magnetoresistive, sensitive structures or segments and, in the course of a detected magnetic field, in particular a changing magnetic field generated and / or modulated by a magnetic encoder, generates at least two sensor element output signals which are assigned to the two partial bridges of the sensor element ,
  • the sensor can be operated at least in a normal operating mode and in a special operating mode. These operating modes preferably have further sub-operating modes.
  • the sensor comprises switching means with which by switching between sub-operating modes, a change in the assignment of additional information to defined transmission channels of the sensor output signal can be made, particularly preferably as a sensor arrangement or a corresponding embodiment according to DE 102 03 483 Al.
  • Very particular preference is given to switching over between submodes as a function of the operating state of the sensor and / or depending on defined parameters, particularly preferably detected by the sensor.
  • a normal operating mode of the sensor is expediently understood to mean the operation in which the at least one intended measured variable is detected and processed by the sensor and, in particular, provided substantially without interference, as a direct or indirect measured value contained in a sensor output signal.
  • the senor continue to measure in the special operating mode and provide a corresponding sensor output signal.
  • the output signal of the sensor is preferably transmitted to an electronic control unit, in particular an electronic control unit of a motor vehicle control system.
  • the senor is designed so that the switching of the operating mode, in particular due to a control on the connecting lines, is carried out automatically.
  • the evaluation circuit comprises at least one first comparator element, to whose inputs at least a first internal signal and a second internal signal are applied having the information of the first internal parameter, wherein at least one of these two internal signals is one of the electrical offset source generated offset signal is superimposed, after which at least from the output signal of the first comparator element, the at least one internal parameter of the sensor is determined directly or indirectly.
  • the first internal signal is in this case in particular a first sensor element output signal and the second internal signal is a second sensor element output signal or a reference signal, the offset source being controlled such that the value of the offset signal generated by this offset source varies in a defined manner, particularly preferably continuously and / or triangular, or is set to a defined value, whereby at least from the time course and / or the value of the output signal of the first comparator element, the first internal parameter of the sensor is determined directly or indirectly.
  • the first internal parameter of the sensor is preferably the signal amplitude of a sensor element difference signal or the value of an internal difference signal or a signal offset of the sensor element with respect to at least two partial sensor elements or a sensor element output signal to a reference signal.
  • at least one of the above parameters is determined as an additional, second internal parameter.
  • Particularly preferred, further internal parameters are determined.
  • the sensor is preferably designed as an active sensor and has at least two connecting lines, in particular each with a terminal, wherein depending on the voltage applied to the two connecting lines supply voltage of the sensor, the electrical offset source is driven so that from a sensor output signal and / or The supply voltage applied to two connection lines in an electronic control unit, which is connected to the two connecting lines of the sensor, the signal amplitude of a sensor element difference signal or a signal offset of the sensor element is determined or calculated. It is particularly preferred that the sensor is set into the special operating mode by means of reversing the supply voltage of the sensor which is applied to the two connection lines or is switched over between the operating modes.
  • the supply voltage with the intended polarity is very particularly preferably connected to it in this regard, ie "+” to "+” and "-" to "-".
  • the normal operating mode of the sensor is defined by the fact that a defined minimum supply voltage is available to the sensor.
  • the first and the second internal signal are preferably supplied to an additional second comparator element. After that, in particular the output signals of the first and the second comparator element are considered together in the determination of at least the first internal parameter.
  • first and the second sensor element output signal or the first sensor element output signal and the reference signal are supplied to the first comparator element and the first and the second sensor element output signal or the second sensor element output signal and the reference signal are supplied to the second comparator element.
  • the values of the two, the respective The signals supplied to the comparator element can be directly or indirectly compared with each other, wherein the offset signal generated by the offset source is superimposed on one input of the first comparator element and on one input of the second comparator element in each case one of the supplied signals.
  • the offset signal generated by the offset source is preferably varied until the first comparator element switches twice or the first and the second comparator element switch at least once, after which the values of the offset signal at these switching times and / or time interval of the successive switching operations of the one or the two comparator elements and / or from the time change of the offset signal value of the offset of the sensor element is determined directly or indirectly.
  • the offset signal is amplified at a single comparator element for a defined time and attenuated for a defined time, wherein a potential switching hysteresis of this comparator is thereby particularly preferably considered and while the value of a hysteresis threshold can be additionally calculated.
  • each of the offset signal is varied so that in the one switching operation of the respective comparator element, a potential switching hysteresis is irrelevant, so in particular the offset signal is either amplified or attenuated.
  • the offset signal is varied so that in the one switching operation of the respective Comparator element a switching hysteresis is effective, whereby the value of a hysteresis threshold can be additionally calculated.
  • the movement of an encoder is expediently detected by the sensor element, the time profile of the signal amplitudes or signal values of the first and / or second sensor element output signals depending on the relative speed of the encoder to the sensor and, in particular, periodically alternating the signal amplitude one sensor element output signal is greater than the signal amplitude of the other sensor element output signal and wherein the offset signal generated by the offset source is varied or set in a defined manner.
  • the offset signal is varied, in particular continuously, until the output signal of the first and / or another comparator element remains constant or the first and / or the second comparator element begins and / or stops switching, or that the offset signal generated by the offset source is varied within a defined value interval.
  • the sensor element difference signal is calculated at least in response to the value of the offset signal at which the first and / or the second comparator element begins and / or stops switching.
  • the sensor element difference signal is calculated at least as a function of at least two values of the offset signal, at which the first and / or the second comparator element begins and / or stops to switch, whereby a possible switching hysteresis of at least one comparator element, at least in the case of a substantially symmetrical hysteresis, does not enter into the calculation of the sensor element difference signal.
  • the determination of the sensor element difference signal does not depend on a hysteresis of the comparator elements.
  • this hysteresis is essentially not relevant for the calculation of the sensor element difference signal.
  • the determination of the sensor element difference signal upon detection of encoder movements enables a determination or calculation of the air gap between encoder and sensor. In this way, the relative mounting position can be determined to each other and be found out whether the air gap is low enough and thus still has a defined air gap reserve. This information is particularly important for assessing the operability and safety of wheel speed detection systems in motor vehicles.
  • the signal offset of the sensor element is determined as the first internal parameter and then the sensor element difference signal, wherein in the course of the calculation of the sensor element difference signal, the signal offset of the sensor element is taken into account.
  • a peak-to-peak value of the sensor element difference signal is expediently determined, in particular if the sensor element difference signal is applied to two sensor element output signals which are phase-shifted relative to one another by substantially 180 °. nals, which particularly preferably have substantially the same amplitude.
  • the evaluation circuit of the sensor preferably has at least one first comparator element, at the inputs of which at least one first and one second internal signal are present, these internal signals having the information of the at least one internal parameter and the line of one of these internal signals being directly connected to the electrical offset source or indirectly connected.
  • the first internal signal is in particular a sensor element output signal and the second internal signal is a reference signal or a second sensor element output signal.
  • the offset source is expediently connected to the evaluation circuit by means of the changeover module.
  • the sensor preferably has at least two connection lines and is supplied with electrical energy via these connecting lines, wherein the sensor has a voltage supply control unit which provides a supply voltage regulated essentially to a defined voltage value, and at least the sensor element and at least parts of the evaluation circuit to the same Voltage supply control unit are connected.
  • the switching module preferably comprises a switch with which the electrical offset source can be connected to or disconnected from the evaluation circuit or at least part of the evaluation circuit.
  • the changeover module is connected to the two connection lines of the sensor, to which the supply voltage of the sensor is applied.
  • the switching module has a common-law circuit, in particular a bridge rectifier circuit, which is formed, in particular, from four Mos-FETs for avoiding the voltage drop occurring in the case of diodes.
  • the rectifier circuit is connected on the input side to the two connection lines of the sensor.
  • the rectifier circuit always provides at its outputs, even after reversing the supply voltage, a rectified voltage, which is used as the supply voltage of at least certain components of the sensor, in which a reversal of their supply voltage must be avoided.
  • the rectifier circuit additionally has the effect of a general polarity reversal protection.
  • both an undervoltage detection and a test mode can be realized with the sensor.
  • the control of the sensor for operating mode switching by means of the polarity reversal of the supply voltage is a particularly reliable recognizable and simple control. The risk that this type of control is carried out undesirably, for example by coupling in a disturbance signal during operation, is low.
  • the switching module expediently has at least one mode comparator for identifying the polarity of the supply voltage of the sensor, wherein the mode comparator especially on the input side is connected to the two connecting lines of the sensor directly or indirectly, more preferably by means of a voltage divider.
  • the mode comparator preferably detects the supply voltage of the sensor in that the voltage drop across a rectifier component, in particular via a diode or a transistor of the bridge rectifier circuit, is detected.
  • the power supply terminals of the mode comparator and / or the evaluation circuit are preferably connected to the output terminals of the rectifier circuit, whereby an independence of the power supply of the above components is achieved by the polarity of the sensor supply voltage.
  • the switching module comprises a switching device, in particular designed as a switch, for switching the operating mode, which in dependence of the output of the first comparator circuit for identifying the polarity of the supply voltage of the sensor and in dependence of the output or the outputs of the at least one Re - Setting device switches the operating mode of the sensor.
  • the evaluation circuit can be activated both as a function of the polarity of the sensor and as a function of the supply voltage amplitude, or an internal operating mode or sub-operating mode can be set.
  • the evaluation circuit preferably comprises at least two comparator elements, wherein in each case at one of the inputs of the comparator elements, the electrical offset source is connected via the switching module.
  • the evaluation circuit has two hysteresis circuits, in which a first and a second sensor element output signal of the at least one sensor element or alternatively other internal signals are processed, these two hysteresis circuits are connected in parallel and the first hysteresis circuit comprises the first comparator element and the second hysteresis circuit, the second comparator element wherein the first sensor element output signal and the second sensor element output signal or one of the two sensor element output signals and a reference signal are present at the inputs of the first and second comparator elements and wherein the input signals of the first and second comparator elements are interchanged relative to the non-inverting and inverting inputs abutment and in each case an input of the respective comparator element, in particular the non-inverting input, via the switching module with the electrical offset source ver is knotted.
  • the evaluation circuit preferably comprises an interface circuit for setting a defined output signal of the sensor, wherein this interface circuit is controlled as a function of the respective operating mode.
  • At least the first comparator element is connected on the output side to a digital output circuit which comprises at least one current source and generates the sensor output signal as a digital current signal.
  • the evaluation circuit expediently has at least one first selection element, which is designed in particular as a switch, wherein this first selection element is designed and connected such that it can connect at least two input signal lines of the evaluation circuit or two internal signal lines at two defined points within the evaluation circuit and As a result, the value or the signal offset of an internal difference signal can be determined, at least essentially dependent on the parts of the evaluation circuit lying in the respective signal path between the first selection element and the first comparator element.
  • the method for determining the at least one internal parameter is preferably extended by the signal amplitude of a sensor element differec output signal which corresponds to a difference signal from a first sensor element output signal of a first sub-sensor element and a second sensor element output signal of a second sub-sensor element or a difference signal corresponding to amplified signals, wherein the two sub-sensor elements are in particular partial bridges of a magnetic field sensor element designed as a full bridge, or by an offset of partial sensor elements of the sensor element or the sensor element itself, is determined or calculated from the time profile of the sensor output signal in an electronic control unit, which to the two connecting leads of the sensor is connected.
  • a first and a second sensor element output signal are respectively fed to a first and a second comparator of the evaluation circuit, wherein the signal amplitude of these signals are each directly or indirectly compared with each other and wherein at one input of the first comparator and at an input of the second comparator each one of these sensor element output signals an offset signal is superimposed, which is generated by the electrical offset source.
  • the movement of a, in particular magnetic, encoder through the sensor element is detected to determine the sensor element difference signal.
  • the time profile of the signal amplitudes of the first and second sensor element output signals in each case depends on the relative speed of movement of the encoder to the sensor.
  • the calculation of the first internal parameter and / or further internal parameters is preferably carried out at least partially in an electronic control unit connected to the sensor. Alternatively, these calculations are preferably carried out in the evaluation circuit of the sensor.
  • the evaluation circuit preferably has an amplifier circuit, in particular an instrument amplifier unit, by which at least the first and second sensor element output signals are amplified.
  • a sensor element output signal is understood as meaning either the unamplified or alternatively the already amplified sensor element output signal.
  • a reference signal is expediently understood to mean a DC signal whose voltage value is chosen to be equal to a zero potential to a ground potential.
  • the at least one offset signal as the output signal of the electrical offset source, preferably has a value, particularly preferably a current and / or voltage value, which is substantially proportional to the supply voltage of the sensor.
  • the electrical offset source is preferably designed as a voltage-controlled electrical source, in particular as a voltage-controlled current source, which generates or provides one or more, particularly preferably similar, current signals with a defined current amplitude.
  • the senor is a wheel speed sensor and is designed accordingly. It is expedient that the sensor is at least partially designed as an integrated circuit, in particular ASIC.
  • the complete sensor in particular certain parts such as the sensor elements and / or the evaluation circuit and the switching module is integrated on a chip.
  • the sensor expediently has exactly two connecting lines and in particular is connected by means of exactly two connecting lines to an external electronic control unit.
  • the connecting lines are connected to the connecting cables. Both the electrical supply energy of the sensor and the sensory information are particularly preferably transmitted via these respective two lines.
  • the information about a mode switchover of the sensor to the sensor is very particularly preferably transmitted via the respective two lines.
  • the invention also relates to the use of the sensor according to the invention, in particular as a wheel speed sensor, in motor vehicles.
  • the sensor according to the invention and the method according to the invention are particularly suitable for use in motor vehicles because the determination of an internal parameter must be carried out particularly precisely due to the safety-critical requirements. This can be ensured in a relatively simple manner by the sensor and the method become .
  • the sensor according to the invention is preferably used in safety-critical application areas, in particular in motor vehicles. He is particularly preferably used for the detection of linear and / or rotational movements. Very particularly preferably, a test operating mode of the sensor is used after installation of the sensor in the respective sensor arrangement, in particular at the manufacturer, in order to be able to assess the quality of installation and the air gap reserve. As a result, the operating quality and safety of low-cost sensors can be increased, which have no possibility of independent detection of the air gap length.
  • FIG. 1 shows an exemplary evaluation circuit, which is controlled by means of a switching module from an electrical offset source
  • 3 shows an exemplary wheel speed sensor
  • 4 shows exemplary signal curves for determining the
  • FIGS. 5, 6 show exemplary signal profiles for determining the offset of the sensor element or the bridge of the sensor element
  • Fig. 7 shows an embodiment of an evaluation circuit with a selection element.
  • Fig. 1 an embodiment is shown, which comprises evaluation circuit 3, which is controlled by electrical offset source 7 via switching module 6.
  • a first and a second internal signal for example a first and a second sensor element output signal Sigl, Sig 2, are supplied via a respective resistor R to a first comparator element 36.
  • Offset source 7 is designed as a voltage-controlled current source, which drives the offset signal loffset, which can be superimposed on switching module 6, depending on the operating mode Sigl.
  • Sensor element output signals Sigl, Sig 2 each have an alternating component U A c and a DC component U D c. Between the mean values of both signals, for example according to a signal offset U O ff se t • exist This is divided, for example according to symmet ⁇ driven to the common DC component U D c to Sigl and Sig2 and can usually be defined accordingly, as here a purely differential view is present and the absolute value of the DC component is irrelevant.
  • the differential input signal of the comparator element results according to:
  • Comparator element 36 is designed, for example hysteresisless, whereby the switching threshold is as follows:
  • the signal offset can be determined using Equation (6).
  • the comparator output signal Cmpl thus changes or the comparator element 36 switches if:
  • the sensor element difference signal is subsequently determined and the known signal offset is taken into account.
  • Comparator element 36 thus switches, if:
  • offsetsignal loffset starts with a value smaller than -
  • the amplitude of the sensor element difference signal U Me ss is determined, since here the U AC i term is equal to zero and thus falls out.
  • one of the internal signals is a reference signal whose alternating component U AC is equal to zero both with regard to the method for signal offset measurement and for determining the sensor element difference signal.
  • a reference signal is generated, for example, by the evaluation circuit.
  • FIG. 2 shows an exemplary signal processing unit 31 of the evaluation circuit.
  • this signal processing unit unit 31 To this signal processing unit unit 31 are the input side by 180 ° phase-shifted sensor element output signals SigA and SigB or their voltage difference U Me ss or the sensor element difference signal U M ⁇ SS connected.
  • Signal processing unit 31 has an amplifier circuit 313 for amplifying these sensor element output signals SigA, SigB.
  • Amplifier circuit 313 is designed according to the example as an instrument amplifier circuit.
  • signal processing unit 31 has two hysteresis circuits 311 and 312 and a logic circuit 314, which is connected, for example, to an AND gate, not shown, which is connected on the input side to the outputs of hysteresis circuits 311 and 312 and a toggle flip-flop which is connected to the input side of Gates is connected.
  • Hysteresis circuits 311 and 312 each comprise a comparator element 3112, 3122, designed as an operational amplifier, a voltage divider 3111, 3121, each having a first resistor Rl and a second resistor R2 and a transistor 3113, 3123.
  • the operating amplifiers are all connected to the power supply in common the sensor bridge BRP (Bridge Supply Plus) connected, which is provided by a voltage supply control unit, not shown, or apulsstabilisie- unit.
  • Magnetic field sensor elements in particular magnetoresistive sensor elements, have among other things the property that the signal amplitude decreases with increasing temperature. Therefore, when converting from analog to digital signals, it is desirable to adjust the switching hysteresis over the temperature of the signal voltage. This happens over the, the hysteresis-determining, voltage divider 3111 and 3121, the two resistors are formed of different materials with different temperature coefficients. By appropriate dimensioning, the temperature dependence of the hysteresis voltage can be adapted to the temperature dependence of the signal voltage.
  • signal processing device 31 or its hysteresis circuits 311 and 312 has an asymmetrical hysteresis with respect to the two comparator elements 3112, 3122.
  • comparator elements 3112, 3122 respectively switch at the zero crossing or the crossing point of the amplitudes of the two output signals of the amplifier circuit 313 Sigl and Sig2, resulting in a switching of the two comparator elements 3112 and 3122 which is independent of the remaining signal curve of these two signals.
  • comparator element 3112 switches in each case when there is a change in the polarity of the differential voltage applied to its terminals. If the amplitude of Sig2 (applied to "+" of comparator element 3112) exceeds the amplitude of Sigl (is applied to "-" of comparator element 3112), the output of comparator element 3112 becomes "1" or high Signal on.
  • transistor 3113 in this case a MOS-FET, whereupon a voltage, resulting from the voltage of Sigl and according to the resistance values of the voltage divider 3111, respectively adjusts itself to the resistors R1 and R2 of MOS-FET 3113, the potential GND, which is the negative potential of the supply voltage of the magnetic field sensor bridge or of the supply voltage regulating unit, not shown, is applied to the terminal of the resistor R2 opposite the comparator element. the potential applied to the inverting input of the comparator element 3112 becomes more negative.
  • the increase in the amplitude of Sig1 does not reach the value of the amplitude of Sig2 because Sig2 is not fully applied to the inverting input comparator element 3112 due to the activated voltage divider a higher temperature of the magnetic field sensor bridge, resulting in a generally lower amplitude of the signals Sigl and Sig2, cause switching of the comparator 3112 would not occur much later than at an average temperature or from a certain temperature, because the maximum amplitude difference between Sig2 and the portion of Sigl applied to the inverting input of comparator element 3112 would be less than the hysteresis threshold For this reason, the resistors R1 and R2 of the voltage divider have a different temperature coefficient For example, resistor R1 is designed substantially independently of the temperature, and resistor R2 has a positive temperature coefficient in order to compensate for the example negative temperature coefficient of the amplitude characteristic of the sensor element bridge.
  • a potential can now be applied in each case in a special operating mode, which results from the offset signal Ioffset through the resistor R3, from which the potentials U P i and U 2 from the superimposition at the two noninverting inputs this offset potential with Sig2 or Sigl result.
  • the offset current signals Ioffset are generated by electrical offset source 7, which is connected to the supply voltage USup of the sensor and is designed, for example, as a double voltage-controlled current source. Offset source 7 is connected when switching the sensor in a special operating mode with the evaluation circuit or the signal processing device 31 by means of an offset switch 66 of a switching module 6 or separated in normal operation mode of this.
  • the sensor element output signals SigA, SigB each have a DC component U D c, an example existing signal offset Uoffset / symmetrically on both ⁇ shares, since only the difference is considered and in the case that the sensor to this relatively moving, detected magnetic encoder, a change share U A c on:
  • Instrumentation amplifier circuit 313 amplifies the difference of the input signals SigA and SigB with the gain v and the transfer function:
  • U Sig2 (-U AC + U DC + Uoff S et / 2) * (v + 1) / 2 - (U AC + U DC - U off - set / 2) * (vl) / 2
  • the voltage U P i and U P2 is respectively applied to the non-inverting inputs of the comparator elements 3112, 3122 by means of electrical offset source 7, which is designed, for example, as a voltage-controlled, double current source. provides.
  • electrical offset source 7 which is designed, for example, as a voltage-controlled, double current source.
  • the difference voltage U De itai applied to the first comparator element 3112 on the input side is accordingly:
  • the differential voltage U De ita2 applied to the second comparator element 3122 is:
  • Digital logic circuit 314 is designed, for example, such that the transition of comparator element output Cmpl from low to high causes a change of the signal processing unit output signal LogicOut from low to high (high to low). Conversely, the change of the comparator element output Cmp2 from low to high leads to a change of the Signal processing unit output signal LogicOut from high to low.
  • Second comparator element 3122 switches on:
  • This offset signal difference .DELTA.I O ff Se or the values of the two offset signals I O ffseti, Ioffset2 to all corresponding switching time punk ⁇ th or corresponding difference of the supply voltage is stored and used to determine the signal offset Uoffset.
  • a magnetic encoder moved relative to the sensor is detected. This is For example, a previously determined signal offset is taken into account, whereby in the following calculation of the sensor element difference signal it is set to zero for simplification, since it is already known as a constant value.
  • the two comparator elements 3112, 3122 switch as long as their input signals "intersect” or whose values alternate over time with respect to the larger-smaller ratio or as long as the difference between the values of the signals present at the inputs of the comparator elements 3112, 3122 , alternates with respect to the sign.
  • Offsetsignal Ioffset is changed from a defined negative value to a defined positive value within a defined time.
  • comparator element 3112 begins to switch at the above value of the offset signal Ioffset low.
  • the working voltage or supply voltage range is set to 5V to 25V in the special operating mode or test mode.
  • the potentials of the already amplified sensor element output signals U S i g i or Sigl and U S ig2 or Sig2 can be shifted from one another such that a signal is greater than the other, regardless of the time course within at least one period of the respective signal resulting from the detected encoder movement, this period, for example, a north-south pole magnetic pair with an alternately magnetized encoder or alternatively a tooth-space pair in a gear-shaped, corresponds to ferromagnetic im- In other words, both sensor element output signals Sigl, Sig2 no longer "cross” or "intersect” beyond a defined minimum offset voltage at one of the comparator element inputs.
  • the offset source has been dimensioned or adjusted such that at a supply voltage USup of 15V, the offset voltage OV generated by the offset signal is. At 5V supply voltage carries the offset voltage -10OmV and at 25V supply voltage accordingly + 10OmV.
  • offset signal Ioffset The relationship between offset signal Ioffset and supply voltage USup is as follows, for example:
  • the region in which an output signal change of the digital sensor output signal Out is detectable at the sensor output, ie the sensor output signal has a periodicity and is not constant, depends on the already amplified sensor element output signals Sigl and Sig2 applied to the comparators of the signal processing device and the hysteresis of the respective ones Hysteresis circuits from.
  • the value of the hysteresis of the two hysteresis circuits is determined, for example, by the two resistors Ri and R 2 , as described in FIG.
  • an output signal change at supply voltages USup from 6V to 22V is to be detected.
  • the amplitude of the sensor element difference signal U Me ss which depends on the air gap length between encoder and sensor, is measured or calculated, for example.
  • the determination or determination of an offset of the sensor element is explained by way of example with reference to FIGS. 5 and 6. In this case, for example, the offset of the measuring bridge of the sensor element is calculated.
  • the voltage U P at the non-inverting comparator toreingGooden the evaluation circuit varies.
  • no external, in particular generated and / or modulated by an encoder, magnetic field may be detected by the sensor element.
  • the working voltage range of the supply go through the supply voltage USup. If the bridge voltage is off-set, both comparators switch at the same supply voltage, since the two sensor element output signals each generate the same potential at the comparator inputs. This simultaneous switching of the two comparators is, as illustrated in FIG. 5, recognizable by the peak of the output signal Out.
  • the associated signal curves of the potentials Cmp2 +, Cmp2- and Cmpl +, Cmpl - applied to the comparator inputs, as well as the profile of the supply voltage USup are also shown in FIG.
  • both comparators switch at different supply voltages USupl and USup2. This shows the output signal in each case a signal change when switching the first comparator and again when switching the second comparator.
  • FIG. 6 shows the corresponding signal profiles in this regard, the signal characteristics of the potentials present at the comparator inputs being denoted by Cmp2 +, Cmp2- and Cmpl +, Cmpl-.
  • the comparator outputs of the evaluation circuit generate the output signal Out accordingly.
  • the shift of the switching times of the two comparators of the example of FIG. 6 is a measure of the offset shift.
  • the signal offset of the bridge can then be determined.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary active sensor 1 which is designed as a wheel speed sensor and has connecting lines 4 and 5 with the terminals 41 and 51, to which additional connection lines are connected in extension of the connecting lines 4 and 5.
  • Active active sensor 1 is connected to the electronic control unit ECU of a motor vehicle brake system via these additional connection lines.
  • the sensor output signal Out is transmitted via connecting lines 4 and 5 or the connecting lines 4 and 5 in extension with the additional connection lines, and the supply voltage USup is provided on these lines 4, 5.
  • the operating mode of the sensor 1 is set or switched according to example. With a polarity "+” at "+” and "-” at "-”, the sensor works in the normal operating mode. In the case of a polarity "+" to "-” and “-” to “+”, the sensor operates in a special operating mode or, for example, in a test operating mode.
  • Active sensor 1 comprises a sensor element 2 which is designed as an AMR sensor bridge, an evaluation circuit 3 and a switching module 6.
  • Sensor bridge 2 detects the rotational movements of a magnetic encoder (not shown) firmly connected to a wheel or the magnetic field modulated by the encoder movements.
  • sensor 1 has an overvoltage protection unit 8, so that sensor 1 is not damaged when connected to a too high voltage.
  • Mode switching switching module 6 comprises bridge rectifier circuit 61, mode comparator 62, and switch means 65.
  • Mode comparator 62 is connected to bridge rectifier circuit 61 such that mode comparator 62 switches or does not switch depending on the polarity of supply voltage sensor 1 or the polarity of the sensor supply voltage 1 recorded.
  • Rectifier circuit 61 is connected on the input side to connecting lines 4 and 5 and provides output side a rectified voltage as a supply voltage for mode comparator 62, evaluation circuit 3 and sensor element 2 ready.
  • Evaluation circuit 3 comprises, for example, two current sources, which provide a current signal of defined amplitude for an interface circuit 32.
  • evaluation circuit 3 comprises a signal processing unit 31, which processes the output signals of sensor element 2 and generates and outputs a digital alternating signal which is modulated in accordance with the encoder movements.
  • evaluation circuit 3 has a Reference voltage unit 35, which the signal processing unit 31, the current source 33 and aistssta- stabilization unit 34, a reference voltage with a defined voltage value available.
  • voltage stabilizing unit 34 comprises a Zener diode, with which the supply voltage of sensor element 2 and, according to example, likewise the supply voltage of signal processing unit 31, which is connected in parallel, is set to a substantially constant, defined value. In normal operation, switch 322 is closed and switch 321 is operated in response to the output signal from signal processing unit 31.
  • a sensor output signal Out of the sensor 1 is generated, which changes between 3.5mA and 7mA and the lower level of 3.5mA thus occupy a fault band, whereby an accidentally reversed polarity connected sensor 1 can be clearly recognized by the electronic control unit ECU.
  • sensor 1 has an electrical offset source 7, which on the input side is connected to connection lines 4, 5.
  • the supply voltage USup has as its own supply voltage and is designed as a voltage-controlled dual power source, for example.
  • the two output lines are connected via offset switch 66, which is controlled by mode comparator 62, to signal processing unit 31 of evaluation circuit 3.
  • electrical offset source 7 is separated from evaluation circuit 3 and connected to it in the special operating mode. Electric offset source 7 drives the two offset currents Ioffset-
  • Exemplary evaluation circuit 3 in FIG. 7 comprises a first comparator element 36 to which a first internal signal SigX and a second internal signal SigY are applied on the input side, SigX being connected by offset signal Ioffset of offset source 7, which is connected to evaluation circuit 3 by means of changeover module 6, can be superimposed to determine the signal offset between SigX and SigY.
  • Evaluation circuit 3 has a first selection element swl, by means of which the signal offset of the sensor element 2 can be eliminated by closing the switch swl and only the signal offset caused by the amplifier circuit 313 is measured.

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung zumindest eines internen Parameters eines aktiven Sensors (1) in einem Sonderbetriebsmodus, wobei der Sensor (1) mindestens ein Sensorelement (2), eine Auswerteschaltung (3), wenigstens zwei Anschlussleitungen (4, 5), insbesondere mit jeweils einem Anschluss (41, 51) und ein Umschaltmodul (6) aufweist, wobei der Sensor (1) mittels des Umschaltmoduls (6) zwischen einem Normalbetriebsmodus und dem Sonderbetriebsmodus umgeschaltet wird und zur Bestimmung des zumindest einen internen Parameters in den Sonderbetriebsmodus versetzt wird, wobei der Sensor (1) eine elektrische Offsetquelle (7) aufweist, mit welcher im Sonderbetriebsmodus in Abhängigkeit der an den zwei Anschlussleitungen (4, 5) anliegenden Versorgungsspannung (U-Sup) des Sensors die Auswerteschaltung (3) zumindest teilweise so angesteuert wird, dass der zumindest eine interne Parameter des Sensor aus dem Sensorausgangssignal (Out) ermittelt werden kann.

Description

Verfahren zur Bestimmung zumindest eines ersten internen Parameters eines Sensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines ersten internen Parameters eines Sensors gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, einen Sensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 11 sowie die Verwendung des Sensors in Kraftfahrzeugen .
In Druckschrift DE 44 34 978 Al wird ein aktiver Sensor mit einer Zwei-Draht-Schnittstelle beschrieben, der einen Testmodus zur Erfassung einer kritischen Luftspaltlänge zwischen Sensor und Encoder aufweist, wobei zwischen dem normalen Betriebsmodus und diesem Testmodus durch Veränderung der Betriebsspannung umgeschaltet werden kann, indem der Sensor mit einem seriellen Spannungs-Bit-Muster angesteuert wird.
Druckschrift DE 102 03 483 Al schlägt einen Raddrehzahlsensor vor, der in unterschiedlichen Modi betrieben werden kann bzw. unterschiedliche Modi der Datenübertragung aufweist, wobei zwischen diesen Betriebsmodi durch eine externe Ansteuerung mittels eines zusätzlichen Eingangs umgeschaltet werden kann.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Bestimmung eines internen Parameters eines aktiven Sensors sowie einen aktiven Sensor vorzuschlagen, mit welchem in relativ zuverlässiger und einfacher Weise zumindest ein erster interner Parameter des Sensors in einem Sonderbetriebsmodus ermittelt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie den Sensor gemäß Anspruch 11.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, einen Sensor und ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines ersten internen Parameters eines Sensors vorzuschlagen, wobei der Sensor eine elektrische Offsetquelle aufweist. Mit dieser elektrischen Offsetquelle wird insbesondere in einem Sonderbetriebsmodus eine Auswerteschaltung direkt oder indirekt so angesteuert, dass der erste interne Parameter des Sensors bestimmt werden kann.
Der erfindungsgemäße Sensor sowie das erfindungsgemäße Verfahren haben insbesondere die Vorteile, dass der zumindest erste interne Parameter des Sensors in relativ einfacher Weise in einem eingebauten Zustand des Sensors, beispielsweise als Raddrehzahlsensor in einem Kraftfahrzeug, wobei der Sensor zusätzlich mit einem Kunststoffgehäuse umspritzt ist, in einem Sonderbetriebsmodus bzw. Testmodus ermittelt bzw. berechnet werden kann. Es kann dabei beispielsweise die Signalamplitude eines Sensorelementdifferenzsignals bzw. das Sensorelementdifferenzsignal bestimmt werden, wobei dieser interne Parameter zur Berechnung der Einbaulage des Sensors, insbesondere hinsichtlich der Luftspaltlänge zwischen Sensor und einem zugeordneten Encoder, herangezogen wird bzw. werden kann. Alternativ kann ein Signal-Offset des Sensorelements bzw. ein Offset einer Messbrücke des Sensorelements in relativ einfacher Weise bestimmt werden.
Unter einem Sensorelement wird vorzugsweise ein Magnetfeldsensorelement verstanden, welches auf Basis des Hall- Effektes oder eines der verschiedenen magnetoresistiven Effekte, insbesondere des anisotropen magnetoresistiven Effektes, funktioniert.
Das Sensorelement umfasst zweckmäßigerweise eine Vollbrücke aus magnetoresistiven, sensitiven Strukturen bzw. Segmenten und erzeugt im Zuge eines erfassten Magnetfeldes, insbesondere eines sich ändernden, durch einen magnetischen Encoder erzeugtes und/oder moduliertes Magnetfeld, wenigstens zwei Sensorelementausgangssignale, welche den beiden Teilbrücken des Sensorelements zugeordnet sind.
Der Sensor kann zumindest in einem Normalbetriebsmodus und in einem Sonderbetriebsmodus betrieben werden. Diese Betriebsmodi weisen bevorzugt weitere Unterbetriebsmodi auf. Insbesondere umfasst der Sensor Umschaltmittel mit denen durch Umschaltung zwischen Unterbetriebsmodi eine Änderung der Zuordnung von Zusatzinformationen zu definierten Übertragungskanälen des Sensorausgangssignals vorgenommen werden kann, besonders bevorzugt wie eine Sensoranordnung bzw. ein entsprechendes Ausführungsbeispiel gemäß Druckschrift DE 102 03 483 Al. Ganz besonders bevorzugt wird eine Umschaltung zwischen Unterbetriebsmodi in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Sensors und/oder in Abhängigkeit definierter, besonders bevorzugt durch den Sensor erfasster, Parameter durchgeführt . Unter einem Normalbetriebsmodus des Sensors wird zweckmäßigerweise der Betrieb verstanden, in welchem die wenigstens eine bestimmungsgemäße Messgröße durch den Sensor erfasst und verarbeitet wird und insbesondere im Wesentlichen störungsfrei, als direkter oder indirekter Messwert, enthalten in einem Sensorausgangsignal, bereitgestellt wird.
Es ist bevorzugt, dass der Sensor im Sonderbetriebsmodus weiter misst und ein entsprechendes Sensorausgangssignal bereitstellt .
Vorzugsweise wird das Ausgangssignal des Sensors an eine e- lektronische Kontrolleinheit, insbesondere eine elektronische Kontrolleinheit eines Kraftfahrzeugregelungssystems, übertragen .
Es ist zweckmäßig, dass der Sensor so ausgelegt ist, dass die Umschaltung des Betriebsmodus, insbesondere aufgrund einer Ansteuerung an den Anschlussleitungen, automatisch durchgeführt wird.
Das Verfahren wird vorzugsweise weiterentwickelt, indem die Auswerteschaltung wenigstens ein erstes Komparatorelement umfasst, an dessen Eingängen mindestens ein erstes internes Signal und ein zweites internes Signal angelegt werden, welche die Information des ersten internen Parameters aufweisen, wobei zumindest einem dieser beiden internen Signale ein von der elektrischen Offsetquelle erzeugtes Offsetsignal überlagert wird, wonach zumindest aus dem Ausgangssignal des ersten Komparatorelements der wenigstens eine interne Parameter des Sensors direkt oder indirekt bestimmt wird. Das erste interne Signal ist dabei insbesondere ein erstes Sen- sorelementausgangssignal und das zweite interne Signal ist ein zweites Sensorelementausgangssignal oder ein Referenzsignal, wobei die Offsetquelle so angesteuert wird, dass der Wert des von dieser Offsetquelle erzeugten Offsetsignals in definierter Weise variiert, besonders bevorzugt stetig und/oder dreieckförmig, oder auf einen definierten Wert eingestellt wird, wodurch zumindest aus dem zeitlichen Verlauf und/oder dem Wert des Ausgangssignals des ersten Komparatorelements der erste interne Parameter des Sensors direkt oder indirekt bestimmt wird.
Als erster interner Parameter des Sensors wird bevorzugt die Signalamplitude eines Sensorelementdifferenzsignals oder der Wert eines internen Differenzsignals oder ein Signal-Offset des Sensorelements, bezüglich von zumindest zwei Teilsensorelementen oder einem Sensorelementausgangssignal zu einem Referenzsignal, ermittelt. Insbesondere wird zumindest einer der obigen Parameter als zusätzlicher, zweiter interner Parameter bestimmt. Besonders bevorzugt werden noch weitere interne Parameter bestimmt.
Der Sensor ist vorzugsweise als aktiver Sensor ausgebildet und weist mindestens zwei Anschlussleitungen auf, insbesondere jeweils mit einem Anschluss, wobei in Abhängigkeit der an den zwei Anschlussleitungen anliegenden Versorgungsspannung des Sensors die elektrische Offsetquelle so angesteuert wird, dass aus einem Sensorausgangssignal und/oder der an den zwei Anschlussleitungen anliegenden Versorgungsspannung in einer elektronischen Kontrolleinheit, welche an die zwei Anschlussleitungen des Sensors angeschlossen ist, die Signalamplitude eines Sensorelementdifferenzsignals oder ein Signal-Offset des Sensorelements ermittelt bzw. berechnet wird. Es ist besonders bevorzugt, dass der Sensor mittels Umpolen der an den zwei Anschlussleitungen anliegenden Versorgungsspannung des Sensors in den Sonderbetriebsmodus versetzt wird bzw. zwischen den Betriebsmodi umgeschaltet wird. Im Normalbetriebsmodus bzw. im normalen Betrieb des Sensors ist diesbezüglich ganz besonders bevorzugt die Versorgungsspannung mit vorgesehener Polung an diesen angeschlossen, also „+" an „+" und „-„ an „-„. Insbesondere ganz besonders bevorzugt ist der Normalbetriebsmodus des Sensors dadurch definiert, dass eine definierte Mindestversorgungsspannung dem Sensor zur Verfügung steht.
Das erste und das zweite interne Signal werden vorzugsweise einem zusätzlichen zweiten Komparatorelement zugeführt. Danach werden insbesondere die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Komparatorelements gemeinsam bei der Bestimmung zumindest des ersten internen Parameters berücksichtigt.
Es ist bevorzugt, dass das erste und das zweite Sensorele- mentausgangssignal oder das erste Sensorelementausgangssig- nal und das Referenzsignal dem ersten Komparatorelement zugeführt werden und das erste und das zweite Sensorelement- ausgangssignal oder das zweite Sensorelementausgangssignal und das Referenzsignal dem zweiten Komparatorelement zugeführt werden. Dabei werden die Werte der beiden, dem jewei- ligen Komparatorelement zugeführten Signale jeweils direkt oder indirekt miteinander vergleichen, wobei an einem Eingang des ersten Komparatorelements und an einem Eingang des zweiten Komparatorelements jeweils einem der zugeführten Signale das von der Offsetquelle erzeugte Offsetsignal überlagert wird.
Zur Ermittlung eines Signal-Offsets des Sensorelements wird bevorzugt das durch die Offsetquelle erzeugte Offsetsignal variiert, bis das erste Komparatorelement zweimal schaltet oder das erste und das zweite Komparatorelement jeweils zumindest einmal schalten, wonach aus dem Werten des Offsetsignals zu diesen Schaltzeitpunkten und/oder aus dem zeitlichen Abstand der aufeinanderfolgenden Schaltvorgänge des einen oder der beiden Komparatorelemente und/oder aus der zeitlichen Änderung des Offsetsignalwerts der Offset des Sensorelements direkt oder indirekt bestimmt wird. Besonders bevorzugt wird das Offsetsignal an einem einzelnen Komparatorelement eine definierte Zeit verstärkt und eine definierte Zeit abgeschwächt, wobei eine potentielle Schalthysterese dieses Komparatorelements dabei ganz besonders bevorzugt berücksichtigt wird und dabei der Wert einer Hystereseschwelle zusätzlich berechnet werden kann. Bei Verwendung eines ersten und eines zweiten Komparatorelements wird zweckmäßigerweise jeweils das Offsetsignal so variiert, dass bei dem einen Schaltvorgang des jeweiligen Komparatorelements eine potentielle Schalthysterese keine Rolle spielt, also insbesondere wird das Offsetsignal entweder verstärkt oder abgeschwächt. Alternativ vorzugsweise wird das Offsetsignal so variiert, dass bei dem einen Schaltvorgang des jeweiligen Komparatorelements eine Schalthysterese wirksam wird, wodurch der Wert einer Hystereseschwelle zusätzlich berechnet werden kann.
Zur Ermittlung des Sensorelementdifferenzsignals wird zweckmäßigerweise die Bewegung eines Encoders durch das Sensorelement erfasst, wobei der zeitliche Verlauf der Signalamplituden bzw. Signalwerte des ersten und/oder zweiten Sensor- elementausgangssignals jeweils von der Relativbewegungsge- schwindigkeit des Encoders zum Sensor abhängen und insbesondere periodisch alternierend die Signalamplitude des einen Sensorelementausgangssignals größer ist als die Signalamplitude des anderen Sensorelementausgangssignals und wobei das durch die Offsetquelle erzeugte Offsetsignal variiert oder in definierter Weise eingestellt wird. Besonders bevorzugt wird das Offsetsignal solange, insbesondere stetig, variiert, bis das Ausgangssignal des ersten und/oder eines anderen Komparatorelements konstant bleibt oder das erste und/oder das zweite Komparatorelement anfängt und/oder aufhört zu schalten, oder dass das durch die Offsetquelle erzeugte Offsetsignal innerhalb eines definierten Werte- Intervalls variiert wird. Danach wird das Sensorelementdifferenzsignal wenigstens in Abhängigkeit des Wertes des Offsetsignals, bei welchem das erste und/oder das zweite Komparatorelement anfängt und/oder aufhört zu schalten, berechnet. Ganz besonders bevorzugt wird das Sensorelementdifferenzsignal zumindest in Abhängigkeit von mindestens zwei Werten des Offsetsignals berechnet, bei welchen das erste und/oder das zweite Komparatorelement anfängt und/oder aufhört zu schalten, wodurch eine mögliche Schalthysterese des wenigstens einen Komparatorelements, zumindest bei einer im Wesentlichen symmetrischen Hysterese, nicht in die Berechnung des Sensorelementdifferenzsignals einfließt. Bei zwei nicht mit einer Hysterese behafteten Schaltvorgängen ist die Bestimmung des Sensorelementdifferenzsignals nicht von einer Hysterese der Komparatorelemente abhängig. Falls die beiden Schaltvorgänge jeweils mit einer Hysterese behaftet sind, welche allerdings jeweils den gleichen Wert aufweist, ist diese Hysterese im Wesentlichen nicht für die Berechnung des Sensorelementdifferenzsignals relevant. Die Bestimmung des Sensorelementdifferenzsignals bei Erfassung von Encoderbewegungen ermöglicht eine Bestimmung bzw. Berechnung des Luftspaltes zwischen Encoder und Sensor. Hierdurch kann die relative Einbaulage zueinander bestimmt werden und herausgefunden werden, ob der Luftspalt gering genug ist und somit noch eine definierte Luftspaltreserve aufweist. Diese Information ist insbesondere zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit und -Sicherheit von Raddrehzahlerfassungssystemen in Kraftfahrzeugen wichtig.
Es ist bevorzugt, dass zunächst der Signal-Offset des Sensorelements als erster interner Parameter ermittelt wird und anschließend das Sensorelementdifferenzsignal, wobei im Zuge der Berechnung des Sensorelementdifferenzsignals der Signal- Offset des Sensorelements berücksichtigt wird.
Zweckmäßigerweise wird ein Spitze-Spitze-Wert des Sensorelementdifferenzsignals ermittelt, insbesondere, wenn sich das Sensorelementdifferenzsignal auf zwei zueinander um im Wesentlichen 180° phasenverschobene Sensorelementausgangssig- nale bezieht, welche besonders bevorzugt im Wesentlichen die gleiche Amplitude aufweisen.
Die Auswerteschaltung des Sensors weist bevorzugt zumindest ein erstes Komparatorelement auf, an dessen Eingängen mindestens ein erstes und ein zweites internes Signal anliegen, wobei diese internen Signale die Information des mindestens einen internen Parameters aufweisen und wobei die Leitung eines dieser internen Signale mit der elektrischen Offsetquelle direkt oder indirekt verbunden ist. Das erste interne Signal ist dabei insbesondere ein Sensorelementausgangssig- nal und das zweite interne Signal ein Referenzsignal oder ein zweites Sensorelementausgangssignal .
Die Offsetquelle ist zweckmäßigerweise mittels des Umschaltmoduls mit der Auswerteschaltung verbunden.
Der Sensor weist vorzugsweise wenigstens zwei Anschlussleitungen auf und wird über diese Anschlussleitungen mit elektrischer Energie versorgt, wobei der Sensor eine Spannungs- versorgungsregelungseinheit aufweist, welche eine im Wesentlichen auf eine definierten Spannungswert geregelte Versorgungsspannung bereitstellt, und zumindest das Sensorelement und zumindest Teile der Auswerteschaltung an diese Span- nungsversorgungsregelungseinheit angeschlossen sind.
Das Umschaltmodul umfasst vorzugsweise einen Schalter, mit welchem die elektrische Offsetquelle mit der Auswerteschaltung bzw. mit zumindest einem Teil der Auswerteschaltung verbunden oder von dieser getrennt werden kann. Insbesondere ist das Umschaltmodul an die beiden Anschlussleitungen des Sensors angeschlossen, an welchen die Versorgungsspannung des Sensors anliegt. Besonders bevorzugt weist das Umschaltmodul eine Gleichtrichterschaltung, insbesondere eine Brü- ckengleichrichterschaltung auf, welche insbesondere aus vier Mos-FETs zur Vermeidung des bei Dioden auftretenden Spannungsabfalls ausgebildet ist. Die Gleichrichterschaltung ist eingangsseitig mit den beiden Anschlussleitungen des Sensors verbunden. Die Gleichrichterschaltung stellt an ihren Ausgängen auch nach Umpolen der Versorgungsspannung stets eine gleichgerichtete Spannung bereit, welche als Versorgungsspannung wenigstens bestimmter Komponenten des Sensors verwendet wird, bei denen ein Umpolen ihrer Versorgungsspannung vermieden werden muss. Die Gleichrichterschaltung hat zusätzlich die Wirkung eines allgemeinen Verpolschutzes .
Durch die mindestens zwei Betriebsmodi und deren zweckmäßiger Umschaltung mittels Umpolen der Versorgungsspannung kann mit dem Sensor insbesondere sowohl eine Unterspannungserkennung als auch ein Testmodus realisiert werden. Die Ansteuerung des Sensors zur Betriebsmodusumschaltung mittels des Umpolens der Versorgungsspannung ist eine besonders zuverlässig erkennbare und einfache Ansteuerung. Das Risiko, dass diese Art der Ansteuerung unerwünschterweise, beispielsweise durch Einkopplung eines Störsignals, im Betrieb durchgeführt wird, ist gering.
Das Umschaltmodul weist zweckmäßigerweise zumindest einen Moduskomparator zur Identifikation der Polung der Versorgungsspannung des Sensors auf, wobei der Moduskomparator insbesondere eingangsseitig mit den beiden Anschlussleitungen des Sensors direkt oder indirekt, besonders bevorzugt mittels eines Spannungsteilers, verbunden ist. Alternativ vorzugsweise erfasst der Moduskomparator die Versorgungsspannung des Sensors dadurch, dass der Spannungsabfall über einem Gleichrichterbauelement, insbesondere über einer Diode oder einem Transistor der Brückengleichrichterschaltung, erfasst wird.
Die Energieversorgungsanschlüsse des Moduskomparators und/oder der Auswerteschaltung sind vorzugsweise mit den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung verbunden, wodurch eine Unabhängigkeit der Energieversorgung obiger Komponenten von der Polung der Sensorversorgungsspannung erreicht wird.
Es ist bevorzugt, dass das Umschaltmodul eine Schalteinrichtung, insbesondere als Schalter ausgebildet, zum Umschalten des Betriebsmodus aufweist, welche in Abhängigkeit des Ausgangs der ersten Komparatorschaltung zur Identifikation der Polung der Versorgungsspannung des Sensors und in Abhängigkeit des Ausgang bzw. der Ausgänge der mindestens einen Re- seteinrichtung den Betriebsmodus des Sensors umschaltet. Hierdurch kann die Auswerteschaltung sowohl in Abhängigkeit der Polung des Sensors als auch in Abhängigkeit der Versor- gungsspannungsamplitude angesteuert bzw. ein interner Betriebsmodus oder Unterbetriebsmodus eingestellt werden.
Die Auswerteschaltung umfasst vorzugsweise wenigstens zwei Komparatorelemente, wobei jeweils an einem der Eingänge je- des der Komparatorelemente die elektrische Offsetquelle über das Umschaltmodul angeschlossen ist. Insbesondere weist die Auswerteschaltung zwei Hystereseschaltungen auf, in denen ein erstes und ein zweites Sensorelementausgangssignal des mindestens einen Sensorelements oder alternativ andere interne Signale verarbeitet werden, wobei diese beiden Hystereseschaltungen parallel geschaltet sind und die erste Hystereseschaltung das erste Komparatorelement umfasst und die zweite Hystereseschaltung das zweite Komparatorelement, wobei an den Eingängen des ersten und zweiten Komparatorele- ments das erste Sensorelementausgangssignal und das zweite Sensorelementausgangssignal oder eines der beiden Sensorele- mentausgangssignale und ein Referenzsignal anliegen und wobei die Eingangssignale des ersten und zweiten Komparator- elements bezüglich des nichtinvertierenden und des invertierenden Eingangs zueinander vertauscht anliegen und jeweils ein Eingang des jeweiligen Komparatorelements, insbesondere der nichtinvertierende Eingang, über das Umschaltmodul mit der elektrischen Offsetquelle verknüpft ist.
Die Auswerteschaltung umfasst vorzugsweise eine Schnittstellenschaltung zur Einstellung eines definierten Ausgangssignals des Sensors, wobei diese Schnittstellenschaltung in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebsmodus angesteuert wird.
Es ist bevorzugt, dass zumindest das erste Komparatorelement ausgangsseitig an eine digitale Ausgangsschaltung angeschlossen ist, welche zumindest eine Stromquelle umfasst und das Sensorausgangssignal als ein digitales Stromsignal erzeugt . Die Auswerteschaltung weist zweckmäßigerweise zumindest ein erstes Auswahlelement auf, welches insbesondere als Schalter ausgebildet ist, wobei dieses erste Auswahlelement so ausgebildet und angeschlossen ist, dass es wenigstens zwei Eingangssignalleitungen der Auswerteschaltung oder zwei interne Signalleitungen an zwei definierten Punkten innerhalb der Auswerteschaltung miteinander verbinden kann und dass dadurch der Wert bzw. der Signal-Offset eines internen Differenzsignals bestimmt werden kann, zumindest im Wesentlichen abhängig von den im jeweiligen Signalpfad liegenden Teilen der Auswerteschaltung zwischen dem ersten Auswahlelement und dem ersten Komparatorelement .
Das Verfahren zur Bestimmung des zumindest einen internen Parameters wird vorzugsweise erweitert, indem die Signalamplitude eines Sensorelementdifferezausgangssignals, welches einem Differenzsignal aus einem ersten Sensorelementaus- gangssignal eines ersten Teil-Sensorelements und einem zweiten Sensorelementausgangssignal eines zweiten Teil- Sensorelements oder einem Differenzsignal entsprechend verstärkter Signale entspricht, wobei die beiden Teil- Sensorelemente insbesondere Teilbrücken eines als Vollbrücke ausgebildeten Magnetfeldsensorelements sind, oder indem ein Offset von Teil-Sensorelementen des Sensorelements bzw. des Sensorelements selbst, aus dem zeitlichen Verlauf des Sensorausgangssignals in einer elektronischen Kontrolleinheit ermittelt bzw. berechnet wird, welche an die zwei Anschlussleitungen des Sensors angeschlossen ist. Besonders bevorzugt wird dabei ein erstes und ein zweites Sensorelementausgangs- signal jeweils einem ersten und einem zweiten Komparator der Auswerteschaltung zugeführt, wobei die Signalamplitude dieser Signale jeweils direkt oder indirekt miteinander verglichen werden und wobei an einem Eingang des ersten Kompara- tors und an einem Eingang des zweiten Komparators jeweils einem dieser Sensorelementausgangssignale ein Offsetsignal überlagert wird, welches durch die elektrische Offsetquelle erzeugt wird. Ganz besonders bevorzugt wird zur Ermittlung des Sensorelementdifferenzsignals die Bewegung eines, insbesondere magnetischen, Encoders durch das Sensorelement er- fasst. Dabei hängt der zeitliche Verlauf der Signalamplituden des ersten und zweiten Sensorelementausgangssignals jeweils von der Relativbewegungsgeschwindigkeit des Encoders zum Sensor ab. Diese beiden Signalamplituden sind hierbei periodisch alternierend größer bzw. kleiner als die andere, also einmal ist die eine für ein definiertes Zeitintervall größer als die andere und umgekehrt. Die Versorgungsspannung des Sensors, welche an den beiden Anschlussleitungen des Sensors anliegt wird nun variiert oder in definierter Weise eingestellt, wodurch in Abhängigkeit dieser Versorgungsspannung die Amplitude des mindestens einen durch die Offsetquelle erzeugten Offsetsignals variiert bzw. in definierter Weise eingestellt wird.
Die Berechnung des ersten internen Parameters und/oder weiterer interner Parameter wird bevorzugt zumindest teilweise in einer an den Sensor angeschlossenen elektronischen Kontrolleinheit durchgeführt. Alternativ vorzugsweise werden diese Berechnungen in der Auswerteschaltung des Sensors durchgeführt . Die Auswerteschaltung weist bevorzugt eine Verstärkerschaltung, insbesondere eine Instrumentenverstärkereinheit aus, durch welche zumindest das erste und das zweite Sensorele- mentausgangssignal verstärkt werden.
Unter einem Sensorelementausgangssignal wird entweder das noch unverstärkte oder alternativ das bereits verstärkte Sensorelementausgangssignal verstanden .
Unter einem Referenzsignal wird zweckmäßigerweise ein Gleichsignal verstanden, dessen Spannungswert insbesondere gleich einem Nullpunktspotential zu einem Massepotential gewählt ist.
Das wenigstens eine Offsetsignal, als Ausgangssignal der e- lektrischen Offsetquelle, weist vorzugsweise einen Wert, besonders bevorzugt einen Strom- und/oder Spannungswert auf, der im Wesentlichen proportional zur Versorgungsspannung des Sensors ist.
Die elektrische Offsetquelle ist bevorzugt als spannungsgesteuerte elektrische Quelle, insbesondere als spannungsgesteuerte Stromquelle ausgebildet, welche einen oder mehrere, besonders bevorzugt gleichartige, Stromsignale mit definierter Stromamplitude erzeugt bzw. bereitstellt.
Es ist bevorzugt, dass der Sensor ein Raddrehzahlsensor ist und entsprechend ausgelegt ist. Es ist zweckmäßig dass der Sensor zumindest teilweise als integrierte Schaltung, insbesondere als ASIC, ausgebildet ist .
Vorzugsweise ist der komplette Sensor, insbesondere bestimmte Teile wie die Sensorelemente und/oder die Auswerteschaltung und das Umschaltmodul auf einem Chip integriert.
Der Sensor weist zweckmäßigerweise genau zwei Anschlussleitungen auf und ist insbesondere mittels genau zwei Verbindungsleitungen mit einer externen elektronischen Kontrolleinheit verbunden. Die Verbindungsleitungen sind dabei mit den Anschlussleitungen verbunden. Über diese jeweiligen zwei Leitungen werden besonders bevorzugt sowohl die elektrische Versorgungsenergie des Sensors als auch die sensorischen Informationen Übertragen. Außerdem wird ganz besonders bevorzugt über die jeweiligen beiden Leitungen die Information zu einer Modusumschaltung des Sensors an den Sensor ü- bertragen .
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Sensors, insbesondere als Raddrehzahlsensor, in Kraftfahrzeugen .
Der erfindungsgemäße Sensor und das erfindungsgemäße Verfahren sind zum Einsatz in Kraftfahrzeugen besonders deshalb geeignet, weil die Bestimmung eines internen Parameters aufgrund der sicherheitskritischen Anforderungen besonders präzise durchgeführt werden muss. Dies kann in relativ einfacher Weise durch den Sensor und das Verfahren gewährleistet werden .
Der erfindungsgemäße Sensor wird bevorzugt in sicherheitskritischen Einsatzbereichen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, verwendet. Dabei wird er besonders bevorzugt zur Erfassung von linearen und/oder rotatorischen Bewegungen verwendet. Ganz besonders bevorzugt wird ein Testbetriebsmodus des Sensors nach Einbau des Sensors in die jeweilige Sensoranordnung, insbesondere beim Hersteller, genutzt, um die Einbauqualität und die Luftspaltreserve beurteilen zu können. Hierdurch kann die Betriebsqualität und -Sicherheit von low- cost-Sensoren gesteigert werden, welche über keine Möglichkeit der eigenständigen Erfassung der Luftspaltlänge verfügen .
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand von Figuren.
Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig. 1 eine beispielhafte Auswerteschaltung, die mittels eines Umschaltmoduls von einer elektrischen Offsetquelle angesteuert wird,
Fig.2 ein Ausführungsbeispiel mit zwei Komparatorelemen- ten,
Fig. 3 einen beispielhaften Raddrehzahlsensor, Fig. 4 beispielhafte Signalverläufe zu Bestimmung des
Sensorelementdifferenzsignals bzw. der Brückenamplitude in Abhängigkeit der Luftspaltlänge zwischen Sensor und Encoder,
Fig. 5, 6 beispielhafte Signalverläufe zur Bestimmung des Offsets des Sensorelements bzw. der Brücke des Sensorelements, und
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Auswerteschaltung mit einem Auswahlelement.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, welches Auswerteschaltung 3 umfasst, die von elektrischer Offsetquelle 7 über Umschaltmodul 6 angesteuert wird. Ein erstes und ein zweites internes Signal, beispielgemäß ein erstes und ein zweites Sensorelementausgangssignal Sigl, Sig 2, werden über jeweils einen Widerstand R einem ersten Kompara- torelement 36 zugeführt. Offsetquelle 7 ist als spannungsgesteuerte Stromquelle ausgebildet, welche das Offsetsignal loffset treibt, das über Umschaltmodul 6, in Abhängigkeit des Betriebsmodus Sigl überlagert werden kann.
Sensorelementausgangssignale Sigl, Sig 2 weisen jeweils einen Wechselanteil UAc und einen Gleichanteil UDc auf. Zwischen den Mittelwerten beider Signale existiert beispielgemäß ein Signal-Offset UOffset • Dieser teilt sich beispielgemäß symmet¬ risch zum gemeinsamen Gleichanteil UDc auf Sigl Und Sig2 bzw. kann normalerweise entsprechend definiert werden, da hier eine rein differentielle Betrachtung vorliegt und der Absolutwert des Gleichanteils unerheblich ist.
Es gilt:
USlgl = UACI + UDC + Uoffset / 2 ( 1 )
USlg2 = UAC2 + UDC - Uoffset / 2 ( 2 )
Im Sonderbetriebsmodus trägt IOffset über R eine Spannung Ioff- set*R zur Spannung UP am nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparatorelements 36 bei. Dabei wird beispielgemäß angenommen, dass der Ausgangswiderstand der Sensorelementausgänge sehr viel kleiner als R ist und der Eingangswiderstand des Komparatorelements 36 sehr viel größer als R ist.
Für die Eingangsknoten UP, UN an Komparatorelement 36 ergibt sich demzufolge:
UP = USlgl + Ioffset * R = UACI + UDC + Uoffset / 2 + Ioffset * R ( 3 )
UN = USlg2 = UAC2 + UDC - Uoffset / 2 ( 4 )
Das differentielle Eingangssignal des Komparatorelements ergibt sich entsprechend zu:
Udeita = UP-UN = ( UACI - UAc2 ) + Uoffset + Ioffset * R ( 5 )
Komparatorelement 36 ist beispielgemäß hystereselos ausgebildet, wodurch die Schaltschwelle sich wie folgt ergibt:
Udelta = 0 O (UACI - UAC2) + Uoffset + Ioffset* R = O (6)
Der Signal-Offset kann mit Hilfe von Gleichung (6) ermittelt werden. Die Wirkung des Sensorelementes auf UAc muss hierbei unterbunden werden, es wird beispielgemäß also nicht die Be- wegung eines magnetischen Encoders durch den Sensor erfasst, so dass UACI=UAC2=0 ist. Eingesetzt in (6) ergibt sich entsprechend:
Uoffset + Ioffset* R = O
Das Komparatorausgangssignal Cmpl wechselt also bzw. das Komparatorelement 36 schaltet, wenn gilt:
Uoffset = -Ioffset * R (7)
Da Offsetsignal Ioffset durch Offsetquelle 7 erzeugt wird und entsprechend bekannt ist, kann der Signal-Offset Uoffset be¬ rechnet werden.
Nach der Ermittlung des Signal-Offsets wird anschließend das Sensorelementdifferenzsignal ermittelt und der bekannte Signal-Offset dabei berücksichtigt.
Aufgrund des bereits bekannten Signal-Offsets werden die Sensorelementausgangssignale vereinfacht wie folgt angenommen :
USlgl = UAcl + UDC
bzw. die an Komparatorelement 36 anliegenden Spannungen
UP = UACI + UDC + I offset * R UN = UAc2 + UDC Gleichung (6) vereinfacht sich also zu:
Udelta = UP ~ UN = UACI ~ UAC2 + l offset * R
Komparatorelement 36 schaltet also, wenn gilt:
loffset * R = UAc2 - UACi (8)
Im Zuge der Ermittlung des Sensorelementdifferenzsignals wird die Bewegung eines magnetischen Encoders durch das Sensorelement erfasst, wodurch UAci und UAc2 ungleich Null sind. Deshalb ist am Ausgang Cmpl des Komparatorelements 36 ein periodischer Wechsel zu beobachten bzw. Komparatorelement schaltet periodisch, solange Gleichung (8) erfüllt ist.
Beispielsweise wird Offsetsignal loffset beginnend mit einem Wert kleiner - | UAc2 - UACi I erhöht bzw. verstärkt, wodurch Ausgangssignal Cmpl des Komparatorelements 36 zunächst nicht schaltet, also zunächst konstant bleibt. Sobald die Bedingung loffset* R > ~ I UAC2 ~ UACI I erfüllt ist, beginnt Kompara¬ torelement 36 so lange zu schalten, bis die Bedingung loffset * R > |UAC2 - UACI I erfüllt ist.
Der Wertebereich des Offsetsignals ΔIOffSet in welchem die e- lektrische Offsetquelle 7 variiert werden kann, während ein periodisches Ausgangssignal Cmpl des Komparatorelements 36 beobachtbar ist, bzw. Komparatorelement 36 schaltet, ergibt sich demnach zu:
Δ loffset * R = 2 * | UAC2 - UACI I ( 9 ) Für den Falls, dass Sigl und Sig 2 zwei gegeneinander um 180° phasenverschobene Sensorelementausgangssignale mit gleicher Amplitude sind UAc = UAci = ~UAC2 ergibt sich der Wer¬ tebereich des Offsetsignals ΔIOffSet, in welchem Komparatorele- ment 36 schaltet, wie folgt, wobei UAc_PP der Spitze-Spitze- Wert des Sensorelementdifferenzsignals UMeSs ist:
Δ l offset * R = 4 * UAC = 2 * UAC_pp
Also lässt sich der Spitze-Spitze-Wert des Signals UMeSs wie folgt ermitteln:
UAC_pp = ( Δ l offset * R ) / 2
In einem alternativen Ausführungsbeispiel, bei welchem eins der dem Komparatorelement 36 zugeführten internen Signale, beispielgemäß Sigl, ein definiertes Referenzsignal ist, wird die Amplitude des Sensorelementdifferenzsignals UMess ermittelt, da hier der UACi-Term gleich Null ist und somit heraus fällt.
In zusätzlichen Ausführungsbeispielen ist sowohl bezüglich des Verfahrens zu Signal-Offset-Messung, als auch zur Ermittlung des Sensorelementdifferenzsignals eines der internen Signale ein Referenzsignal, dessen Wechselanteil UAC gleich Null ist. Solch ein Referenzsignal wird beispielgemäß von der Auswerteschaltung erzeugt.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Signalverarbeitungseinheit 31 der Auswerteschaltung. An diese Signalverarbeitungsein- heit 31 sind eingangsseitig die um 180° zueinander phasenverschobenen Sensorelementausgangssignale SigA und SigB bzw. deren Spannungsdifferenz UMess bzw. das Sensorelementdifferenzsignal UMΘSS angeschlossen. Signalverarbeitungseinheit 31 weist eine Verstärkerschaltung 313 zur Verstärkung dieser Sensorelementausgangssignale SigA, SigB auf. Verstärkerschaltung 313 ist dabei beispielgemäß als Instrumentenverstärker-Schaltung ausgebildet. Zusätzlich weist Signalverarbeitungseinheit 31 zwei Hystereseschaltungen 311 und 312 und eine Logikschaltung 314 auf, welche beispielsweise ein nicht dargestelltes UND-Gatter, das eingangsseitig mit den Ausgängen der Hystereseschaltungen 311 und 312 verbunden ist und ein Toggle-Flip-Flop, das eingangsseitig mit dem UND-Gatter verbunden ist, aufweist. Hystereseschaltungen 311 und 312 umfassen jeweils ein Komparatorelement 3112, 3122, als Operationsverstärker ausgebildet, einen Spannungsteiler 3111, 3121, jeweils mit einem ersten Widerstand Rl und einem zweiten Widerstand R2 sowie einen Transistor 3113, 3123. Die O- perationsverstärker sind alle gemeinsam an die Spannungsversorgung der Sensorbrücke BRP (Bridge Supply Plus) angeschlossen, welche durch eine nicht dargestellte Spannungs- versorgungsregelungseinheit bzw. eine Spannungsstabilisie- rungseinheit bereitgestellt wird.
Magnetfeldsensorelemente, insbesondere magnetoresistive Sensorelemente, haben unter anderem die Eigenschaft, dass mit zunehmender Temperatur die Signalamplitude geringer wird. Deshalb ist es wünschenswert, bei der Umwandlung von analogen in digitale Signale, die Schalthysterese über die Temperatur der Signalspannung anzupassen. Dies geschieht über die, die Hysterese bestimmenden, Spannungsteiler 3111 bzw. 3121, deren beide Widerstände aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten ausgebildet sind. Durch entsprechende Dimensionierung lässt sich die Temperaturabhängigkeit der Hysteresespannung an die Temperaturabhängigkeit der Signalspannung anpassen. Außerdem weist Signalverarbeitungseinrichtung 31 bzw. deren Hystereseschaltungen 311 und 312 eine asymmetrische Hysterese bezüglich der beiden Komparatorelemente 3112, 3122 auf. Diese Kompara- torelemente 3112, 3122 schalten jeweils beim Nulldurchgang bzw. dem Kreuzungspunkt der Amplituden der beiden Ausgangssignale der Verstärkerschaltung 313 Sigl und Sig2, woraus ein vom übrigen Signalverlauf dieser beiden Signale unabhängiges Schalten der beiden Komparatorelemente 3112 und 3122 resultiert. Komparatorelement 3112 schaltet beispielsweise jeweils bei einer Änderung der Polung der an seinen Klemmen anliegenden Differenzspannung. Übersteigt die Amplitude von Sig2 (liegt an ,,+" von Komparatorelement 3112 an) die Amplitude von Sigl (liegt an „-„ von Komparatorelement 3112 an) , so stellt sich am Ausgang von Komparatorelement 3112 eine „1" bzw. ein high-Signal ein. Diese „1" schaltet Transistor 3113, in diesem Fall ein Mos-FET, durch, worauf sich an den Widerständen Rl und R2 jeweils eine Spannung, sich ergebend aus der Spannung von Sigl und entsprechend den Widerstandswerten des Spannungsteilers 3111, einstellt. Durch das Durchschalten von Mos-FET 3113 liegt an der dem Komparatorelement gegenüberliegenden Klemme des Widerstandes R2 das Potential GND an, welches das negative Potential der Versorgungsspannung der Magnetfeldsensorbrücke bzw. der nicht dargestellten Versorgungsspannungsregelungseinheit ist. Hier- durch wird das am invertierenden Eingang des Komparatorele- ments 3112 anliegende Potential negativer. Für ein Umschalten des Komparatorelements auf ein „O"-Ausgangssignal reicht dem entsprechend nicht der Anstieg der Amplitude von Sigl auf den Wert der Amplitude von Sig2, weil Sig2 aufgrund des aktivierten Spannungsteilers nicht voll am invertierenden Eingang Komparatorelements 3112 anliegt. Diese Hysterese würde im Fall einer höheren Temperatur der Magnetfeldsensorbrücke, woraus eine im Allgemeinen geringere Amplitude der Signale Sigl und Sig2 resultiert, dazu führen, dass ein Umschalten des Komparatorelements 3112 deutlich später als bei einer durchschnittlichen Temperatur oder ab einer bestimmten Temperatur gar nicht mehr stattfinden würde, weil der maximale Amplitudenunterschied zwischen Sig2 und dem Anteil von Sigl, welcher am invertierenden Eingang von Komparatorele- ment 3112 anliegt, geringer wäre als die Hystereseschwelle. Aus diesem Grund weisen die Widerstände Rl und R2 des Spannungsteilers einen unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist Widerstand Rl im Wesentlichen unabhängig von der Temperatur ausgelegt und Widerstand R2 weist einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, um den beispielgemäß negativen Temperaturkoeffizienten des Amplitudenverlaufs der Sensorelementbrücke auszugleichen. Dadurch liegt an Widerstand R2 bei steigender Temperatur eine höhere Spannung und ein im Verhältnis höheres Potential am invertierenden Eingang („-„) Komparatorelements 3112 an. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Amplitudendifferenz zwischen Sig2 und dem Anteil von Sigl, welcher am invertierenden Eingang von Komparatorelement 3112 anliegt, auch bei relativ starker Erwärmung die Hystereseschwelle pe- riodisch überschreitet. Die Funktionsweise der Hystereseschaltung 312 ist entsprechend und bezüglich der Signale Sigl und Sig2 invertierend zum Schaltungszweig des Kompara- torelements 3112. Die Ausgangssignale der Hystereseschaltungen 311 und 312 überlappen sich bezüglich des High-Levels bzw. des Zustands „1" aufgrund der Hysterese, weil die negative Flanke des einen Signals später kommt, als die positive Flanke des anderen Signals. Als Ausgangssignal LogicOut der Signalverarbeitungsseinrichtung 31 ergibt sich somit ein im Wesentlichen rechteckförmiges Wechselsignal, dessen Periode mit der Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Encoders korreliert und dessen Flanken zeitlich mit den Nulldurchgängen des Eingangssignals korrelieren.
An die nichtinvertierenden Eingänge der Komparatorelemente 3112 und 3122 kann nun in einem Sonderbetriebsmodus jeweils ein Potential angelegt werden, welches sich aus dem Offsetsignal Ioffset durch den Widerstand R3 ergibt, woraus sich an den beiden nichtinvertierenden Eingängen die Potentiale UPi und Up2 aus der Überlagerung dieses Offsetpotential mit Sig2 bzw. Sigl ergeben. Die Offsetstromsignale Ioffset werden durch elektrische Offsetquelle 7 erzeugt, die an die Versorgungsspannung USup des Sensors angeschlossen ist und beispielgemäß als doppelte spannungsgesteuerte Stromquelle ausgebildet ist. Offsetquelle 7 wird beim Umschalten des Sensors in einen Sonderbetriebsmodus mit der Auswerteschaltung bzw. der Signalverarbeitungseinrichtung 31 mittels eines Offsetschalters 66 eines Umschaltmoduls 6 verbunden bzw. im Normalbetriebsmodus von dieser getrennt. Die Sensorelementausgangssignale SigA, SigB weisen jeweils einen Gleichanteil UDc, einen beispielgemäß vorhandenen Signal-Offset Uoffset/ der sich symmetrisch auf beide Signale auf¬ teilt, da nur deren Differenz betrachtet wird und im Fall, dass der Sensor einen zu diesem relativ bewegten, magnetischen Encoder erfasst, einen Wechselanteil UAc auf:
SigA = -UAC + UDC + UoffSet/2 (10)
SigB = UAC + UDC - UoffSet/2 (11)
Instrumentenverstärker-Schaltung 313 verstärkt die Differenz der Eingangssignale SigA und SigB mit dem Verstärkungsfaktor v und der Übertragungsfunktion:
USigi = -SigA* (V-I) /2 + SigB* (v+l) /2 (12)
USig2 = SigA* (v+l) /2 - SigB* (v-l) /2 (13)
Aus den Gleichungen (10) , (11) und (12), (13) ergibt sich
USigi = - (-UAC + UDC + UoffSet/2) * (V-I) /2 + (UAC + UDC - Uoff- set/2) * (v+l) /2
= v*UAC - v*UoffSet/2 + UDC (14) und
USig2 = (-UAC + UDC + UoffSet/2) * (v+1) /2 - (UAC + UDC - Uoff- set/2) * (v-l) /2
= -v*UAC + v*UoffSet/2 + UDC (15)
In Abhängigkeit von der Versorgungsspannung USup des Sensors wird die Spannung UPi und UP2 mittels elektrischer Offsetquelle 7, welche beispielhaft als spannungsgesteuerte, doppelte Stromquelle ausgebildet ist, jeweils an den nichtinvertie- renden Eingängen der Komparatorelemente 3112, 3122 einge- stellt. Dabei ergeben sich die an erstem Komparatorelement 3112 eingangsseitig anliegenden Spannungen:
Upi = USlg2 + Ioffset * R3 = -V*UAC + V*Uoffset/2 + UDC + Ioffset * R3 und
UNI = USigi = v*UAC - v*UOffSet/2 + UDC
Die an erstem Komparatorelement 3112 eingangsseitig anliegende Differenzspannung UDeitai beträgt demnach:
Uceitai = UP1 -UN1 = -2 *v*UAC + v*UOffSet + Ioffset * R3 ( 1 6 )
Entsprechend beträgt die an zweitem Komparatorelement 3122 anliegende Differenzspannung UDeita2 :
UDelta2 = UP2 -UN2 = 2 *v*UAC - v*UOffSet + Ioffset * R3 ( 17 )
Erstes Komparatorelement 3112 schaltet von „low" nach „high" für UDeita= 0. Also genau dann, wenn gilt:
Ioffsetl * R3 = 2 *V*UAC - V*UOffset ( 18 )
Im Rahmen eines beispielhaften Verfahrens zur Messung des Signal-Offsets des Sensorelements wird kein relativ zum Sensor bewegter magnetischer Encoder erfasst. Die Wechselanteile UAC sind also gleich Null.
Digitale Logikschaltung 314 ist beispielgemäß so ausgebildet, dass der Übergang des Komparatorelementausgangs Cmpl von Low nach High, einen Wechsel des Signalverarbeitungsein- heits-Ausgangssignals LogicOut von Low nach High (High nach Low) bewirkt. Umgekehrt führt der Wechsel des Komparator- elementsausgangs Cmp2 von Low nach High zu einem Wechsel des Signalverarbeitungseinheits-Ausgangssignals LogicOut von High nach Low.
Auf diese Weise kann ein Ausgangssignalpuls erzeugt werden, welches durch die Low-nach-High - Wechsel beider Komparato- ren bestimmt wird. Bei diesen Schaltvorgängen spielt also jeweils die Hysterese keine Rolle bzw. ist abgeschaltet und geht in die Messung des Signal-Offsets beispielgemäß nicht ein. Daraus folgt:
Erstes Komparatorelement 3112 schaltet bei: loffsetl * R3 = -V * Uoffset
Zweites Komparatorelement 3122 schaltet bei:
I θffset2 * R3 = +V * Uoffset
Die Differenz beider notwendigen Offsetsignale IOffseti, Ioffset2, welche proportional der Differenz zweier Versorgungsspannungen USup ist, entspricht:
Δ l offset * R3 = 2 * V * Uoffset
O Uoffset = Δ l offset * R3 / 2 /V ( 1 9 )
Diese Offsetsignaldifferenz ΔIOffSet bzw. die Werte der beiden Offsetsignale IOffseti, Ioffset2 zu den jeweilgen Schaltzeitpunk¬ ten bzw. entsprechende Differenz der Versorgungsspannung wird gespeichert und zur Ermittlung des Signal-Offsets Uoffset verwendet .
Zur Messung des Sensorelementdifferenzsignals UMeSs bzw. einer Amplitudenmessung des Sensorelements wird ein relativ zum Sensor bewegter magnetischer Encoder erfasst. Hierbei wird beispielgemäß ein vorher bereits ermittelter Signal-Offset berücksichtigt, wobei dieser in der folgenden Berechnung des Sensorelementdifferenzsignals zur Vereinfachung gleich Null gesetzt wird, da er als konstanter Wert bereits bekannt ist.
Die beiden Komparatorelemente 3112, 3122 schalten solange sich deren Eingangssignale „schneiden" bzw. sich deren Werte im zeitlichen Verlauf bezüglich des größer-kleiner- Verhältnisses abwechseln bzw. solange die Differenz der Werte der Signale, welche an den Eingängen der Komparatorelemente 3112, 3122 anliegen, bezüglich des Vorzeichens abwechselt.
Da durch den Wechsel von „low" nach „high" am Ausgang des jeweiligen Komparatorelements die Hysterese beispielgemäß eingeschaltet und somit der negative Eingang zusätzlich reduziert wird, verringert sich der Offsetstellbereich in welchem der Ausgang schaltet, um eben den Wert der Hysterese
UfJySt •
Offsetsignal Ioffset wird von einem definierten negativen Wert zu einem definierten positiven Wert innerhalb einer definierten Zeit verändert.
Dabei gilt für das Offsetsignal im negativen Wertebereich:
Ioffset < 0 I
Upi < UNi ^ Hys tere se i s t aus , UP s te igt mi t s te igendem Ioffset bi s UDeita= 0 wi rd .
UPI = -v*UAC + UDC - Ioffset_iow * Ra
UNI = USigi = v * UAC + UDC Up1 = UN1 O I Offset low R3 = -2*v*UAC
Dabei fängt beispielgemäß Komparatorelement 3112 bei obigem Wert des Offsetsignals Ioffset low an zu schalten.
Für das Offsetsignal IOffSet im positiven Wertebereich gilt:
Ioffset > 0 I
Upi > UNi ^ Hysterese ist an, UP steigt weiter mit steigendem Offset, bis UDeita nicht mehr Null werden kann, bzw. gerade noch Null wird.
Upi = -V*UAC + UDC + Iθffset_High * R3
UNI = Us19I - UHyst = v*UAC + UDC - UHyst
Up1 = UN1 O I Offset High R3 = 2*v*UAC - U Hyst
Dabei hört Komparatorelement 3112 bei obigem Wert des Off¬ setsignals Ioffset High auf zu schalten.
Daraus ergibt sich das Sensorelementdifferenzsignal UMeSs, welches gleich dem Spitze-Spitze-Wechselanteil UAC PP ist, wie folgt:
Iθffset_High ~ Iθffset_low = ΔIOffset = ( 4 * V * UAc ~ Uπyst) / R3 =
(2*v*UAC_PP - UHyst) / R3
*> UAC_pp = (Δloffset * R3 + UHyst) /2 /v = UMess (20)
Anhand von Fig. 4 und Fig. 2 kann das beispielhafte Verfahren zur Bestimmung des Sensorelementdifferenzsignals UMess bzw. der Signalamplitude des Sensorelements bei Erfassung von Encoderbewegungen, mit welchem der Sensor über einen Luftspalt beispielgemäß magnetisch gekoppelt ist, nachvollzogen werden. Um sicherzustellen, dass die Auswerteschaltung und alle weiteren Komponenten des Sensors mit ausreichend hoher Spannung versorgt sind, wird der Arbeitspannungs- bzw. der Versorgungsspannungsbereich im Sonderbetriebsmodus bzw. Testmodus auf 5V bis 25V festgelegt.
Mittels der Versorgungsspannung USup, welche die Offsetquelle steuert und von welcher der Wert des Offsetsignals direkt abhängig ist, können die Potentiale der bereits verstärkten Sensorelementausgangssignale USigi bzw. Sigl und USig2 bzw. Sig2 so gegeneinander verschoben werden, dass ein Signal größer ist als das andere, unabhängig vom zeitlichen Verlauf innerhalb zumindest einer Periode des jeweiligen Signals, resultierend aus der erfassten Encoderbewegung, wobei diese Periode beispielgemäß einem magnetischen Nord-Südpolpaar bei einem alternierend magnetisierten Encoder oder alternativ einem Zahn-Lücke-Paar bei einem zahnradförmigen, ferromagne- tischen Encoder entspricht. Anders ausgedrückt „kreuzen" oder „schneiden" sich beide Sensorelementausgangssignale Sigl, Sig2 ab einer definierten Mindestoffsetspannung an einem der Komparatorelementeingänge nicht mehr.
In dem dargestellten Beispiel wurde die Offsetquelle so dimensioniert bzw. eingestellt, dass bei einer Versorgungsspannung USup von 15V die durch das Offsetsignal erzeugte Offsetspannung OV beträgt. Bei 5V Versorgungsspannung be- trägt die Offsetspannung -10OmV und bei 25V Versorgungsspannung entsprechend +10OmV.
Der Zusammenhang zwischen Offsetsignal Ioffset und Versorgungsspannung USup stellt sich beispielgemäß wie folgt dar:
Ioffset * R3 = (USup - 15V) * 10mV/V bzw.
Δloffset * R3 = ΔUSup * 10mV/V ( 21 )
Der Bereich, in dem am Sensorausgang ein Ausgangssignalwechsel des digitalen Sensorausgangssignals Out detektierbar ist, das Sensorausgangssignal also eine Periodizität aufweist und nicht konstant ist, hängt von der an den Kompara- toren der Signalverarbeitungseinrichtung anliegenden, bereits verstärkten Sensorelementausgangssignale Sigl und Sig2 sowie der Hysterese der jeweiligen Hystereseschaltungen ab. Der Wert der Hysterese der beiden Hystereseschaltungen ist beispielgemäß durch die beiden Widerstände Ri und R2, wie in Fig.2 beschrieben, bestimmt:
UHyst = USig * R2 / ( Ri + R2 ) - USig
In diesem Beispiel sind die Widerstandswerte zu und R2=69kΩ gewählt. Bei einem Gleichanteil von USig mit 1,75V ergibt sich die Hysterese zu UHyst = 25mV. Mit Hilfe der Versorgungsspannung USup des Sensors lässt sich nun der Wert des Sensorelementdifferenzsignals UMess berechnen, indem man Gleichung (21) in Gleichung (20) einsetzt: UMess = UAC_pp = (ΔUSup * 10mV/V + UHyst)/2/v (22)
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist ein Ausgangssignalwechsel bei Versorgungsspannungen USup von 6V bis 22V zu detektieren. Verstärkungsfaktor v der Verstärkerschaltung 313 ist beispielgemäß v = 10. Mit Hilfe von Formel (22) ergibt sich damit ein Wert des Sensorelementdifferenzsignals UMΘSS von UMeSs = 9,25 mV.
Durch Variation der Versorgungsspannung USup wird beispielgemäß die Amplitude des Sensorelementdifferenzsignals UMess, welche von der Luftspaltlänge zwischen Encoder und Sensor abhängig ist, gemessen bzw. berechnet werden.
Die Bestimmung bzw. Ermittlung eines Offsets des Sensorelements wird anhand der Fig. 5 und 6 beispielhaft erläutert. Dabei wird beispielgemäß der Offset der Messbrücke des Sensorelements berechnet.
Dazu wird wie bei der Bestimmung des Sensorelementdifferenzsignals bzw. der Amplitude dieses Signals mittels der Versorgungsspannung USup des Sensors und der elektrischen Offsetquelle die Spannung UP an den nichtinvertierenden Kompara- toreingängen der Auswerteschaltung variiert. Hierbei darf beispielgemäß kein externes, insbesondere durch einen Encoder erzeugtes und/oder moduliertes, Magnetfeld vom Sensorelement erfasst werden.
Für die Bestimmung des Offsets des Sensorelements bzw. des Brückenoffsets wird der Arbeitspannungsbereich der Versor- gungsspannung USup durchlaufen. Ist die Brückenspannung off- setfrei, schalten beide Komparatoren bei der gleichen Versorgungsspannung, da die beiden Sensorelementausgangssignale ein jeweils gleich großes Potential an den Komparatoreingän- gen erzeugen. Dieses gleichzeitige Schalten der beiden Komparatoren ist, wie in Fig. 5 veranschaulicht, durch den Peak des Ausgangssignals Out erkennbar. Die dazugehörigen Signalverläufe der an den Komparatoreingängen anliegenden Potentiale Cmp2+, Cmp2- und Cmpl+, Cmpl - sowie der Verlauf der Versorgungsspannung USup sind ebenfalls aus Fig. 5 ersichtlich.
Sind dagegen die beiden Sensorelementausgangssignale um einen Offset gegeneinander verschoben, schalten beide Komparatoren bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen USupl und USup2. Dadurch zeigt sich am Ausgangssignal jeweils ein Signalwechsel beim Schalten des ersten Komparators und wieder beim Schalten des zweiten Komparators. In Fig. 6 sind diesbezüglich die entsprechenden Signalverläufe dargestellt, wobei die Signalverläufe der an den Komparatoreingängen anliegenden Potentiale mit Cmp2+, Cmp2- und Cmpl+, Cmpl - bezeichnet sind.
Die Komparatorausgänge der Auswerteschaltung erzeugen entsprechend das Ausgangssignal Out.
Die Verschiebung der Schaltzeitpunkte der beiden Komparatoren des Beispiels aus Fig. 6 ist ein Maß für die Offsetverschiebung. Beispielgemäß schalten die beiden Komparatorele- mente im Sonderbetriebsmodus bei einer Versorgungsspannung USup von 13V bzw. 17V, also einer Versorgungsspannungsdiffe- renz von ΔUSup = 4V. Mit Hilfe der Verstärkung der Verstärkerschaltung 313 lässt sich dann der Signal-Offset der Brücke bestimmen. Bei einer gewählten Verstärkung von v = 10 ergibt sich beispielgemäß bei Einsetzung der Gleichung (21) in Gleichung (19) der Signal-Offset UOffSet bzw. die Offsetspannung der Sensorelement-Brücke zu UOffSet = 2mV.
Fig. 3 veranschaulicht einen beispielhaften aktiven Sensor 1, der als Raddrehzahlsensor ausgebildet ist und Anschlussleitungen 4 und 5 mit den Anschlüssen 41 und 51 aufweist, an welche zusätzliche Anschlussleitungen in Verlängerung der Anschlussleitungen 4 und 5 angeschlossen sind. Über diese zusätzlichen Anschlussleitungen ist aktiver Sensor 1 mit der elektronischen Kontrolleinheit ECU eines Kraftfahrzeugbremssystems verbunden. Über Anschlussleitungen 4 und 5 bzw. die Anschlussleitungen 4 und 5 in Verlängerung mit den zusätzlichen Anschlussleitungen wird das Sensorausgangssignal Out übertragen und die Versorgungsspannung USup wird an diesen Leitungen 4, 5 bereitgestellt. Durch die Polung der angelegten Versorgungsspannung wird beispielgemäß der Betriebsmodus des Sensors 1 eingestellt beziehungsweise umgeschaltet. Bei einer Polung „+" an „+" und „-„ an „-„ arbeitet der Sensor im Normalbetriebsmodus. Bei einer Polung „+" an „-„ und „-„ an „+" arbeitet der Sensor in einem Sonderbetriebsmodus bzw. beispielgemäß in einem Testbetriebsmodus.
Im Normalbetriebsmodus weist Sensorausgangssignal Out einen Stromwert in einem definierten Arbeits-Stromintervall auf, während im Sonderbetriebsmodus bzw. Testbetriebsmodus der Stromwert des Sensorausgangssignals Out in einem Fehlerband liegt, wodurch ein unbeabsichtigtes Verpolen im Normalbetrieb erkannt werden kann. Aktiver Sensor 1 umfasst ein Sensorelement 2, welches als AMR-Sensorbrücke ausgebildet ist, eine Auswerteschaltung 3 und ein Umschaltmodul 6. Sensorbrücke 2 erfasst die Rotationsbewegungen eines nicht dargestellten, mit einem Rad fest verbundenen, magnetischen Encoders bzw. das durch die Encoderbewegungen modulierte Magnetfeld. Zusätzlich weist Sensor 1 eine Überspannungsschutzeinheit 8 auf, damit Sensor 1 beim Anschluss an eine zu große Spannung nicht beschädigt wird. Umschaltmodul 6 zur Be- triebsmodusumschaltung umfasst Brückengleichrichterschaltung 61, Moduskomparator 62 und eine Schaltereinrichtung 65. Mo- duskomparator 62 ist so mit Brückengleichrichterschaltung 61 verbunden, dass Moduskomparator 62 in Abhängigkeit der Polarität der Versorgungsspannung Sensors 1 schaltet oder nicht schaltet bzw. die Polung der Versorgungsspannung Sensors 1 erfasst. Gleichrichterschaltung 61 ist eingangsseitig mit Anschlussleitungen 4 und 5 verbunden und stellt ausgangs- seitg eine gleichgerichtete Spannung als Versorgungsspannung für Moduskomparator 62, Auswerteschaltung 3 und Sensorelement 2 bereit. Auswerteschaltung 3 umfasst beispielgemäß zwei Stromquellen, welche ein Stromsignal definierter Amplitude für eine Schnittstellenschaltung 32 bereitstellen.
Des Weiteren umfasst Auswerteschaltung 3 eine Signalverarbeitungseinheit 31, welche die Ausgangssignale des Sensorelements 2 verarbeitet und ein digitales Wechselsignal erzeugt und ausgibt, das entsprechend den Encoderbewegungen moduliert ist. Darüber hinaus weist Auswerteschaltung 3 eine Referenzspannungseinheit 35 auf, welche der Signalverarbeitungseinheit 31, der Stromquelle 33 und einer Spannungssta- bilisierungseinheit 34 eine Referenzspannung mit einem definiertem Spannungswert zur Verfügung stellt. Spannungsstabi- lisierungseinheit 34 besteht beispielgemäß aus einer Zener- diode, mit welcher die Versorgungsspannung des Sensorelements 2 und beispielgemäß ebenfalls die Versorgungsspannung der Signalverarbeitungseinheit 31, welche parallel dazu geschaltet ist, auf einen im Wesentlichen konstanten, definierten Wert eingestellt wird. Im Normalbetrieb ist Schalter 322 geschlossen und Schalter 321 wird in Abhängigkeit des Ausgangssignals von Signalverarbeitungseinheit 31 betätigt. Hierdurch wird das Sensorausgangssignal Out erzeugt, welches zwischen 7mA und 14mA wechselt. Der Stromwert von 7mA ergibt sich dabei aus den 3mA von Stromquelle 33, zuzüglich der 3,5mA Stromquelle sowie weiteren 0,5mA sonstiger Stromaufnahmen. Der Stromwert von 14mA ergibt sich dann durch Zuschalten der 7mA-Stromquelle . Im Sonderbetriebsmodus, welcher durch Moduskomparator 62 erkannt wird, wird das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 31 mittels Schaltereinrichtung 65 auf Schalter 322 umgeleitet, wogegen Schalter 321 nun geöffnet bleibt. Hierdurch wird ein Sensorausgangssignal Out des Sensors 1 erzeugt, welches zwischen 3,5mA und 7mA wechselt und der untere Pegel von 3,5mA damit bespielgemäß in einem Fehlerband liegt, wodurch ein versehentlich verpolt angeschlossener Sensor 1 von der elektronischen Kontrolleinheit ECU eindeutig erkannt werden kann.
Zusätzlich weist Sensor 1 eine elektrische Offsetquelle 7 auf, welche eingangsseitig mit Anschlussleitungen 4, 5 ver- bunden ist, also die Versorgungsspannung USup als eigene Versorgungsspannung aufweist und beispielgemäß als spannungsgesteuerte Doppel-Stromquelle ausgebildet ist. Die beiden Ausgangsleitungen sind über Offsetschalter 66, der von Moduskomparator 62 angesteuert wird, mit Signalverarbeitungseinheit 31 der Auswerteschaltung 3 verbunden. Dadurch wird beispielgemäß im Normalbetriebsmodus elektrische Offsetquelle 7 von Auswerteschaltung 3 getrennt und im Sonderbetriebsmodus mit dieser verbunden. Elektrische Offsetquelle 7 treibt die beiden Offsetströme Ioffset-
Beispielhafte Auswerteschaltung 3 in Fig. 7 umfasst ein erstes Komparatorelement 36 an welches eingangsseitig ein erstes internes Signal SigX und ein zweites internes Signal Si- gY angelegt werden, wobei SigX durch Offsetsignal Ioffset der Offsetquelle 7, welche mittels Umschaltmodul 6 mit Auswerteschaltung 3 verbunden ist, überlagert werden kann, um den Signal-Offset zwischen SigX und SigY zu ermitteln. Auswerteschaltung 3 weist ein erstes Auswahlelement swl auf, mittels dem der Signal-Offset des Sensorelements 2 durch Schließen des Schalters swl eliminiert werden kann und lediglich der durch Verstärkerschaltung 313 verursachte Signal-Offset gemessen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung zumindest eines ersten internen Parameters eines Sensors (1) mit mindestens einem Sensorelement (2), einer Auswerteschaltung (3) und einem Umschaltmodul (6), wobei der Sensor (1) mittels des Umschaltmoduls (6) zwischen einem Normalbetriebsmodus und wenigstens einem Sonderbetriebsmodus umgeschaltet werden kann und zur Bestimmung des zumindest einen internen Parameters in den Sonderbetriebsmodus versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) eine elektrische Offsetquelle (7) aufweist, mit welcher im Sonderbetriebsmodus die Auswerteschaltung (3) wenigstens zur Bestimmung des ersten internen Parameters (UMeSs, UOffSet) zumindest teilweise ange¬ steuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (3) wenigstens ein erstes Kompara- torelement (36, 3112) umfasst, an dessen Eingängen ein erstes internes Signal (Sigl) und ein zweites internes Signal (Sig2) angelegt werden, welche die Information des ersten internen Parameters (UMeSs, UOffSet) aufweisen, wobei zumindest einem dieser beiden internen Signale ein von der elektrischen Offsetquelle (7) erzeugtes Offsetsignal (Ioffset) überlagert wird, wonach zumindest aus dem Ausgangssignal (Cmpl) des ersten Komparatorelements (36, 3112) wenigstens der erste interne Parameter (UMeSs, UOff- Set) des Sensors (1) direkt oder indirekt bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste interne Signal (Sigl) ein erstes Sensorele- mentausgangssignal ist und das zweite interne Signal
(Sig2) ein zweites Sensorelementausgangssignal oder ein Referenzsignal ist, wobei die Offsetquelle (7) so angesteuert wird, dass der Wert des von dieser Offsetquelle erzeugten Offsetsignals (Ioffset) in definierter Weise variiert oder auf einen definierten Wert eingestellt wird, wodurch zumindest aus dem zeitlichen Verlauf und/oder dem Wert des Ausgangssignals des erstens Komparatorele- ments der erste interne Parameter (UMeSs, UOffSet) des Sen¬ sors direkt oder indirekt bestimmt wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als erster interner Parameter des Sensors die Signalamplitude eines Sensorelementdifferenzsignals (UMΘSS) oder der Wert eines internen Differenzsignals oder ein Signal-Offset (UOffSet) des Sensor¬ elements (2), bezüglich von zumindest zwei Teilsensorelementen oder einem Sensorelementausgangssignal zu einem Referenzsignal, ermittelt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) als aktiver Sensor ausgebildet ist und mindestens zwei Anschlussleitungen (4, 5), insbesondere mit jeweils einem Anschluss
(41, 51), aufweist, wobei in Abhängigkeit der an den zwei Anschlussleitungen anliegenden Versorgungsspannung
(USup)des Sensors die elektrische Offsetquelle (7) so angesteuert wird, dass aus einem Sensorausgangssignal (Out) und/oder aus der an den zwei Anschlussleitungen (4, 5) anliegenden Versorgungsspannung (USup) in einer elektronischen Kontrolleinheit (ECU) , welche an die zwei Anschlussleitungen (4, 5) des Sensors (1) angeschlossen ist, die Signalamplitude eines Sensorelementdifferenzsignals (UMeSs) oder ein Signal-Offset (UOffSet) des Sensor¬ elements ermittelt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Sensorelementausgangssignal oder das erste Sensorele- mentausgangssignal und das Referenzsignal dem ersten Komparatorelement (36, 3112) zugeführt werden und das erste und das zweite Sensorelementausgangssignal oder das zweite Sensorelementausgangssignal und das Referenzsignal dem zweiten Komparatorelement (3122) zugeführt werden, wobei die Werte der beiden, dem jeweiligen Komparatorelement zugeführten Signale jeweils direkt oder indirekt miteinander verglichen werden und wobei an einem Eingang (+) des ersten Komparatorelements und an einem Eingang (+) des zweiten Komparatorelements jeweils einem der zugeführten Signale das von der Offsetquelle
(7) erzeugte Offsetsignal (Ioffset) überlagert wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung eines Signal-Offsets des Sensorelements (2) das durch die Offsetquelle (7) erzeugte Offsetsignal (Ioffset) variiert wird, bis das erste Komparatorelement (36) zweimal schaltet oder das erste und das zweite Komparatorelement (3112, 3122) jeweils zumindest einmal schalten, wonach aus dem Wert des Offsetsignals jeweils zu den Schaltzeitpunkten des einen oder der beiden Komparatorelemente und/oder der Differenz aus den Werten des Offsetsignals zu diesen Schaltzeitpunkten und/oder aus dem zeitlichen Abstand (Δt) der aufeinanderfolgenden Schaltvorgänge des einen (36) oder der beiden Komparatorelemente (3112, 3122) und/oder aus der zeitlichen Änderungen des Offsetsignal- werts der Offset (UOffSet) des Sensorelements (2) direkt oder indirekt bestimmt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Sensorelementdifferenzsignals (UMΘSS) die Bewegung eines Enco¬ ders durch das Sensorelement (2) erfasst wird, wobei der zeitliche Verlauf der Signalamplituden des ersten und/oder zweiten Sensorelementausgangssignals (SigA, SigB, Sigl, Sig2) jeweils von der Relativbewegungsge- schwindigkeit des Encoders zum Sensor (1) abhängen und insbesondere periodisch alternierend die Signalamplitude des einen Sensorelementausgangssignals größer ist als die Signalamplitude des anderen Sensorelementausgangssignals, und wobei das durch die Offsetquelle (7) erzeugte Offsetsignal (Ioffset) variiert oder in definierter Weise eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Offsetsignal (Ioffset) solange, insbesondere stetig, variiert wird, bis das Ausgangssignal (Cmpl, Cmp2) des ersten (36, 3112) und/oder eines anderen Komparatorele- ments (3122) konstant bleibt oder das erste und/oder das zweite Komparatorelement anfängt und/oder aufhört zu schalten, oder dass das durch die Offsetquelle erzeugte Offsetsignal (Ioffset) innerhalb eines definierten Werte- Intervalls (Δloffset) variiert wird, wonach das Sensorele¬ mentdifferenzsignal (UMΘSS) wenigstens in Abhängigkeit des Wertes des Offsetsignals (Ioffset), bei welchem das erste und/oder das zweite Komparatorelement anfängt und/oder aufhört zu schalten, berechnet wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Signal-Offset (UOffSet) des Sensorelements (2) ermittelt wird und anschließend das Sensorelementdifferenzsignal (UMeSs) t wobei im Zuge der Berechnung des Sensorelementdifferenzsignals der Signal- Offset des Sensorelements berücksichtigt wird.
11. Sensor (1) zur Bestimmung zumindest eines ersten internen Parameters, wobei der Sensor insbesondere so ausgebildet ist, dass er das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführen kann, wobei der Sensor mindestens ein Sensorelement (2), eine Auswerteschaltung
(3) und ein Umschaltmodul (6) aufweist, welches ein Umschalten des Sensors (1) zwischen einem Normalbetriebsmodus und zumindest einem Sonderbetriebsmodus durchführen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) eine elektrische Offsetquelle (7) aufweist, welche direkt oder indirekt an die Auswerteschaltung (3) zumindest zur Bestimmung des ersten internen Parameters (UMeSs, UOffSet) angeschlossen ist.
12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (3) zumindest ein erstes Kompara- torelement (36, 3112) aufweist, an dessen Eingängen mindestens ein erstes (Sigl) und ein zweites (Sig2) internes Signal anliegen, wobei diese internen Signale die Information des mindestens ersten internen Parameters (UMeSs, Uoffset) aufweisen und wobei die Leitung eines dieser internen Signale mit der elektrischen Offsetquelle (7) direkt oder indirekt verbunden ist.
13. Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste interne Signal ein erstes Sensorelementaus- gangssignal ist und das zweite interne Signal ein Referenzsignal oder ein zweites Sensorelementausgangssignal .
14. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsetquelle (7) mittels des Umschaltmoduls (6) mit der Auswerteschaltung (3) verbunden ist.
15. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (1) wenigstens zwei Anschlussleitungen aufweist und über diese beiden Anschlussleitungen (4, 5) mit elektrischer Energie versorgt wird, wobei der Sensor (1) eine Spannungsversor- gungsregelungseinheit (34) aufweist, welche eine im Wesentlichen auf einen definierten Spannungswert geregelte Versorgungsspannung (BRP) bereitstellt, und zumindest - A l -
das Sensorelement (2) und zumindest Teile der Auswerteschaltung (3) an diese Spannungsversorgungsregelungsein- heit (34) angeschlossen sind.
16. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (3) wenigstens zwei Komparatorelemente (3112, 3122) umfasst, wobei jeweils an einem der Eingänge jedes der Komparatorelemente (3112, 3122) die elektrische Offsetquelle (7) über das Umschaltmodul (6) angeschlossen ist.
17. Sensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (3) zwei Hystereseschaltungen
(311, 312) aufweist, in denen ein erstes und ein zweites Sensorelementausgangssignal (SigA, SigB, Sigl, Sig2) des mindestens einen Sensorelements (2) verarbeitet werden, wobei diese beiden Hystereseschaltungen (311, 312) parallel geschaltet sind und die erste Hystereseschaltung das erste Komparatorelement (3112) umfasst und die zweite Hystereseschaltung das zweite Komparatorelement
(3122), wobei an den Eingängen des ersten und zweiten Komparatorelements das erste Sensorelementausgangssignal und das zweite Sensorelementausgangssignal oder eines der beiden Sensorelementausgangssignale und ein Referenzsignal anliegen und wobei die Eingangssignale des ersten und zweiten Komparatorelements (3112, 3122) bezüglich des nichtinvertierenden (+) und des invertierenden (-) Eingangs zueinander vertauscht anliegen und jeweils ein Eingang des jeweiligen Komparatorelements, insbesondere der nichtinvertierende (+) Eingang, über das Umschaltmodul (6) mit der elektrischen Offsetquelle (7) verknüpft ist.
18. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (3) eine Schnittstellenschaltung (32) zur Einstellung eines definierten Ausgangssignals (Out) der Sensors umfasst und diese Schnittstellenschaltung (32) in Abhängigkeit des jeweiligen Betriebsmodus angesteuert wird.
19. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Kompa- ratorelement (36, 3112) ausgangsseitig an eine digitale Ausgangsschaltung (314) angeschlossen ist, welche zumindest eine Stromquelle (33) umfasst und das Sensorausgangssignal als ein digitales Stromsignal erzeugt.
20. Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (3) mindestens ein erstes Auswahlelement (swl) aufweist, welches insbesondere als Schalter ausgebildet ist, wobei dieses erste Auswahlelement (swl) so ausgebildet und angeschlossen ist, dass es wenigstens zwei Eingangssignalleitungen der Auswerteschaltung oder zwei interne Signalleitungen an zwei definierten Punkten innerhalb der Auswerteschaltung miteinander verbinden kann, und dass dadurch der Wert eines internen Differenzsignals bestimmt werden kann, zumindest im Wesentlichen abhängig von den im jeweiligen Signalpfad liegenden Teilen der Auswerteschaltung (3) zwischen dem ersten Auswahlelement (swl) und dem ersten Komparatorelement (36) .
21. Verwendung des Sensors gemäß mindestens einem der Ansprüche 11 bis 20, insbesondere als Raddrehzahlsensor, in Kraftfahrzeugen.
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